Politechnika Wrocławska
Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów
Elektrycznych
Materiał ilustracyjny
do przedmiotu
ELEKTROTECHNIKA
(Cz. 5)
Prowadzący:
Dr inż. Piotr Zieliński (I-29, A10 p.408, tel. [phone])
Wrocław 2003/4
Silniki indukcyjne
Budowa silnika indukcyjnego
Rodzaje budowy wirników
silników indukcyjnych
pierścieniowy
klatkowy
Obwód magnetyczny silnika indukcyjnego
�Fe �� = �0
�0
Strumień magn. cewki z prądem w Strumień magn. cewki z prądem w
ośrodku o �=�0. rdzeniu stojana silnika o �Fe>>�0.
Powstawanie strumienia wirującego
ia ib ic
i
t2
t1
� t
t1 t3 t4
t2
t3 t4
f
(obroty na sekundę)
n =
p
gdzie:
f  częstotliwość
p  liczba par biegunów.
Zasada działania silnika
indukcyjnego
ns  prędkość obr. wirującego strumienia magn.
�Ć
f
ns =
p
F
ns - n
Poślizg -
s =
F
ns
gdzie:
n  prędkość obrotowa wirnika
Moment obrotowy maszyn indukcyjnych
'
28,6 R2 U12
I1
R1 Xr1 X r2 R 2 /s M H"
' '
ns s (R1 + R2 / s)2 + (X1 + X2)2
I0
Im
IFe
E
I 2
U1
M  moment obrotowy (N.m)
RFe
Xm
ns  synchroniczna prędkość obr. (obr/min)
M
U=const
-1
0 1
poślizg (s)
Rodzaje pracy maszyny indukcyjnej
M Mmax
Mr
ns n
n=0 sk s=0
S
s=1
Praca Praca Praca
hamulcowa silnikowa prądnicowa
Podstawowe zależności między parametrami maszyn
indukcyjnych
'
28,6 R2 U12
M =
' '
ns s (R1 + R2 / s)2 + (X1 + X2)2
M
Mmax
14,3 U12
Mmax =
'
ns X1 + X2
Mr
'
ns n
n=0 R2
sk =
S
'
X1 + X
sk s=0
2
s=1
M 2
=
Wzór Klossa
sk s
M
k
+
s sk
Zakres pracy stabilnej
Praca stabilna
Praca niestabilna
M
Moment
napędowy
Mmax
B
A
Moment
oporowy
Mr
n
ns
sk
n=0
Dany punkt jest punktem pracy stabilnej jeśli w jego sąsiedztwie jest
spełniony warunek:
d(Mn - Mo)
< 0
dn
Rozruch bezpośredni
U3f
M, I
�
�r
M
Ir
= 5 �8
In
śn
śr
Mr
�n
= 0,8 �1,5
n
Mn
nn
0
Rozruch z przełącznikiem gwiazda/trójkąt
Przełącznik
gwiazda / trójkąt
U3f
M, I
�"
I 1
M"
Y
=
I 3
"
IrY
IY
M 1
Y
MY
=
MrY
M 3 n
"
0
Rozruch silnika pierścieniowego
M
Rr1 Rr=0
Rr2 Rr3 Rr4 Rr5
Mmax
stojan
wirnik
Mobc
U3f
n
ns
rozrusznik
n=0
S=0
S=1
I
Rr3
Rr4 Rr5 Rr=0
Rr2
Rr1
In
n
nn S=0
n=0
S=1
Silniki dwuklatkowe
Fr
2Ą f2 Lr
Ir Rr
Rr > Rg
Fg
Rg 2Ą f2 Lg
Ig
Lr < Lg
W pierwszej chwili rozruchu: f2=50Hz
M
M=Mr+Mg
Zr << Zg Ir >> Ig
Mg
Po rozruchu: f2=1- 3 Hz
Mr
Mn
Ir << Ig
Zr >> Zg
n
Mr Ir
0
= 2 �3 = 3 �5
Mn In
Wirniki głębokożłobkowe
Zjawisko wypierania prądu ze żłobka
Gestosc pradu
Wysokosc preta
Charakterystyki robocze silnika
indukcyjnego
n/ns
1,0
�
I/In
0,5
cosf
U = Un
f = fn
P2 /Pn
0
0,5 1,0
Regulacja prędkości obrotowej
silnika pierścieniowego
stojan
wirnik
U3f
n max
Regulator
prędkości
n min
M
Rr1
Rr2 Rr3 Rr4 Rr5 Rr=0
Mobc
n
n min n max
n=0
Regulacja prędkości obrotowej
przez zmianę napięcia zasilającego
M
U3f
M
Mmax
Un
2
U1
Mobc
M " U
U2
U3
n
nn
nk
n=0
Regulacja prędkości obrotowej
przez zmianę liczby par biegunów
p =1
p =1
p =2
Regulacja prędkości przez zmianę częstotliwości
Uvar , fvar
fs
U
Us , fs
= const
M
f
M
f3 f4 fn
f1 f2
Mr1
Mobc
Mr n
n
0 n1 n1 n1 nn
n1
Silniki jednofazowe
M=M1+M2
M
M1
n
0
Ś=Ś1+Ś2
M2
Mrozr=0
Ś2 Ś1
-�
�
Hamowanie przeciwwłączeniowe
3
M
2
1
3
1
2
M
Mh
Mobc
n
n1
n=0
S=2 -n1
s=1
Hamowanie jednofazowe
stojan wirnik
Rreg=0 Rmax
Rmax
M
Rreg=0
Mh
n
0
Mh
Hamowanie z odzyskiem energii
Zmniejszanie prędkości od n1 do n2 w napędzie z silnikiem
dwubiegowym.
p=2
M
p=1
Mobc
n
n2
0
n1
Hamowanie z odzyskiem energii
Opuszczanie ciężaru ze stałą prędkością:
nh1 - silnik połączony dla p=1
nh2 - silnik połączony dla p=2
M
p=2
MG
nh
Mh p=1
r
M
nh1
nh2
n
0
MG
G
MG = G r
Hamowanie dynamiczne
stojan
wirnik
U3f
Is
Rh=0
Tr
Rh max
M
M
Charakterystyka
Charakterystyka
naturalna
naturalna
n n
0
0
Mham.
Mham.
Is=const
Rh=const
Is1 > Is2 > Is3
Rh=0 > Rh1 > Rh2 > Rh3
C.D.N.