Cw_4(MI)_pytania_zadania_dane_egzamin_2009_przyklad1.doc/2010-01-15
1
MASZYNY ELEKTRYCZNE (2009/2010)
EGZAMIN  MASZYNY INDUKCYJNE/ASYNCHRONICZNE (MI) (Ćw-4)
Pytania
1. MI  trójwrotowy przetwornik elektromechaniczny. Wykonać szkic przetwornika (MI klatkowa, MI
pierścieniowa). Dla pracy silnikowej zastrzałkować i nazwać moce przepływające przez wrota energetyczne
(mocy). Omówić wielkość fizyczną, która sprzęga układ elektryczny z układem mechanicznym? Dlaczego MI
pobiera moc bierną? Wskazać elementy MI, gdzie energia ulega rozproszeniu, a gdzie jest magazynowana.
Podać zależność na prędkość obrotową MI  uzasadnić jej sens fizyczny.
2. Budowa MI. Wykonać szkic przekroju MI na płaszczyz
nie prostopadłej do osi wału. Narysować podstawowe
elementy MI, podać ich nazwy i pełnione funkcje.
3. Podać warunki wzbudzenia pola, metodą elektromagnetyczną, o wirującym strumieniu magnetycznym w
stojanie MI. Jaka jest relacja między prędkością wirowania pola, częstotliwością prądów stojana i liczbą par
biegunów.
4. Dlaczego do budowy MI konieczne jest wzbudzenia pola, metodÄ… elektromagnetycznÄ…, o wirujÄ…cym
strumieniu magnetycznym? Dlaczego nie można wykorzystać metody stosowanej w transformatorze (pola
pulsujÄ…cego)?
5. Model fizyczny MI. Na 1-szym rysunku podać tylko wektory przepływów stojana, wirnika i magnesującego.
Uzasadnić wzajemne ich położenie w przestrzeni. Na 2-gim rysunku podać składowe strumienie wymuszone
tymi przepływami. Jak jest funkcja tych strumieni?
6. Podać: definicję poślizgu s i jego sens fizyczny, zależność na prędkość obrotową SI. Dlaczego wartość s `" 0
jest warunkiem generacji momentu obrotowego MI?
7. Uzasadnić nazwę  maszyna indukcyjna/asynchroniczna .
8. Porównaj modele fizyczne maszyny indukcyjnej/asynchronicznej i transformatora.
9. Narysować model obwodowy (schemat zastępczy) SI, nazwać tworzące go elementy i dokonać
interpretacji fizycznej tych elementów. Odwołać się do analogii z modelem obwodowym
transformatora.
10. Narysować charakterystykę mechaniczną MI (przy założeniu Rs E" 0). Zaznacz zakresy prędkości
obrotowej odpowiadające pracy: silnikowej, prądnicowej i hamulcowej. Zaznaczyć
charakterystyczne wartości momentu obrotowego.
W przybliżeniu charakterystyka MI opisana jest zależnością:
2
Us s sk
Te E" p ms gdzie: p  liczba par biegunów; ms  liczba faz stojana; Us  napięcia stojana
2
Ée X s2 + sk
z
ns - n
s = 2
(wartość fazowa); poÅ›lizg - ; poÅ›lizg krytyczny sk = Rr / X ; Ée - pulsacja napiÄ™cia
z
ns
stojana; Xz  reaktancja zwarcia.
11. Wymienić metody sterowania prędkości obrotowej SI (posłużyć się odpowiednim wzorem).
12. Na podstawie jakich prób wyznacza się parametry modelu obwodowego (schematu zastępczego) SI?
Podać zależności między wynikami tych prób i parametrami modelu obwodowego.
13. Podać charakterystyki biegu jałowego silnika indukcyjnego i uzasadnić fizycznie oraz analitycznie
ich kształt.
14. Podać charakterystyki zwarcia badanego silnika indukcyjnego i uzasadnić fizycznie oraz analitycznie
ich kształt.
15. Narysować układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyki biegu jalowego MI. Dla danych znamionowych
MI dobrać zakresy mierników.
16. Narysować układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyki zwarcia MI. Dla danych znamionowych MI
dobrać zakresy mierników.
Cw_4(MI)_pytania_zadania_dane_egzamin_2009_przyklad1.doc/2010-01-15
2
Zadania
1. Dla podanych wyników próby biegu jałowego SI wyznaczyć: strat w rdzeniu/żelazie (podać wartości w W i
%), prąd biegu jałowego (podać wartości w A i %), parametry modelu obwodowego (schematu zastępczego)
(podać wartości w &!).
Uwaga: Wartości wyznaczamy dla napięcia znamionowego SI (dlaczego?).
2. Dla podanych wyników próby stanu zwarcia SI wyznaczyć: straty w uzwojeniach/miedzi (wartości w W i %),
napięcia zwarcia (wartości w V i %), parametry modelu obwodowego/schematu zastępczego (w &!).
Uwaga: Wartości wyznaczamy dla prądu znamionowego SI (dlaczego?).
3. Obliczyć wartość prądu rozruchowego (wartość ustalona w A i %) przy zahamowanym wirniku SI (analogia do
zwarcia awaryjnego transformatora).
Uwaga: Zwarcie awaryjne - zwarcie przy napięciu znamionowym transformatora!
4. Charakterystyka mechaniczna SI opisana jest zależnością podaną w pytaniu 10. Obliczyć wartość momentu
obrotowego SI. Do obliczeń wykorzystać podane wyniki próby zwarcia SI. Porównać tak obliczoną wartość
momentu z wartością momentu wnikającą z danych znamionowych/katalogowych SI. Wskazać przyczyny
różnicy.
Pn
Wskazówka: wartość momentu wnikająca z danych znamionowych/katalogowych SI: Tn =
(2Ä„ nn ) / 60
Dane SI/SA i wyniki pomiarów
Typ SZUe24a
Pn 0,8 kW
Usn 220 380 V
Isn (D/Y) 3,5 2 A
Ur0n 31 V
Irn 18 A
fn 50 Hz
nn 1390 obr/min
cos fin 0,78
Klas izol. F
Rodz. pr. C/S1
Rs 7,07 ©
BIEG JAA
OWY
Lp. U' U'' I' I'' I''' P' P''
1 V V A A A W W
2 400 400 1,25 1,15 1,25 -120 320
3 380 380 1,1 1 1,1 -100 280
4 350 350 0,9 0,85 0,95 -60 240
5 310 310 0,8 0,75 0,75 -35 180
ZWARCIE
L.p. U' U'' I' I'' I''' P' P'' Ir
1 V V A A A W W A
2 92 90 2 2 2 176 38 21,5
3 89 79 1,65 1,63 1,63 118 30 18
4 70 70 1,4 1,5 1,45 90 26 15,5
5 54 54 1,15 1,2 1,13 58 18 12
Opracował Mieczysław Ronkowski