Dzień tyg.:
Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów elektrycznych
Grupa II
Wtorek
Politechniki Wrocławskiej
1.A
ukasz Majchrzak
2. Marcin Makarewicz
Laboratorium
Godz.: 11:15
3. Marcin Kumczyk
Elektromechanicznych systemów
4.Michał Bańbura
Napędowych.
Data wykonania:
5.Michał Zaręba
24.05.2011r
Wydział: W9
Ocena:
Ćwiczenie nr 13
Rok: 2
Temat ćwiczenia: Układ napędowy z silnikiem
Studia: Stacjonarne I
indukcyjnym i falownikiem napięcia
stopnia
We Wrocławiu.
Uwagi:
1. Cel ćwiczenia
Celem tego ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem zmiany prędkości silnika
klatkowego, którym jest zmiana częstotliwości napięcia zasilającego oraz wyznaczenie
charakterystyk silnika klatkowego, który jest zasilany z falownika napięcia
2. Spis maszyn i mierników
-Silnik indukcyjny klatkowy typ. Sg80L4F
Pn=1,5 kW
Un=220/380V
In=6,4/3,7 A
�n=1420 obr./min
Cos�=0,8
Rd=4,6 � (t=20�C)
-Silnik prądu stałego typ PKMa 21b/l11
Pn=1,5 kW
Un=220 V
In=9 A
n=1450 obr/min
Rt=2,3 � (t=20�C)
Rw=232 � (t=20�C)
"PFe= 50 W
"Pm=155 W
-Woltomierz (Utp) TME-2
I29/EW-0,2/01 klasa 1 zakres 300
-Woltomierz (U1) LE-1
I29 IVa2952 klasa 0,5 zakres 300
-Woltomierz (Us1) LE-3
I29-IVa1418 klasa 2 zakres 75
-Amperomierz (Itp) LM-1
I29-IVa1154 klasa 0,5 zakres 7,5
-Amperomierz (I1) LE-1
I29-IVa2974 klasa 0,5 zakres 5
-Amperomierz (Is1) LE-3
I29 IVa3169 klasa 2 zakres 5
-Amperomierz (Iwz) LM-1
I29 IVa1134 klasa 0,5 zakres 1
Watomierz (P) LW-1
I29-IVa1025 klasa 05 zakres 200x5
-Obrotomierz (n) NT1
I29 IVa2234
3. Schemat układu pomiarowego
Rys. 1. Schemat układu do wyznaczania charakterystyk
4. Opis doświadczenia
W pierwszej części doświadczenia było mierzone napięcie wyjściowe międzyfazowe
przy zmianie częstotliwości wyjściowej falownika, zaczynając od 50 Hz, najpierw o 4 Hz a
póz
niej o 2 Hz. W drugiej części doświadczenia były notowane wartości pomiarów,
wskazywanych przez mierniki przedstawione na schemacie stanowiska pomiarowego, przy
zmianie wartości momentu obrotowego dla dwóch różnych częstotliwości.
5. Tabele pomiarowo-wynikowe
Lp f U
- Hz V
1 50,0 425
2 46,1 418
3 42,1 400
4 38,0 380
5 34,0 352
6 30,1 331
7 26,0 310
8 22,0 290
9 19,9 275
10 18,1 262
11 16,0 247
12 14,0 230
13 12,0 212
14 10,1 197
15 8,0 169
16 6,0 135
17 4,0 95
18 2,1 25
Lp. Utp Itp P I1 U1 f Us1 Is1 M n � �c �f �
- V A W A V Hz V A Nm obr/min rad/s - - -
1 190 0,2 170 1,2 166 2,9 0,9 1374 143,9 0,25 0,71 0,07
2 186 1,0 220 1,5 166 2,9 2,0 1367 143,2 0,43 0,55 0,27
3 184 1,8 220 1,7 166 2,8 3,0 1362 142,6 0,65 0,53 0,5
4 180 2,5 320 2,1 166 2,9 4,0 1356 142,0 0,59 0,38 0,47
46,1
5 176 3,3 380 2,4 166 2,9 5,1 1349 141,3 0,63 0,32 0,51
6 174 3,9 410 2,6 164 3,1 5,9 1343 140,6 0,67 0,31 0,55
7 170 4,9 500 3,0 164 3,3 7,2 1335 139,8 0,67 0,27 0,55
8 168 5,4 520 3,1 160 3,3 7,8 1328 139,1 0,70 0,25 0,58
9 164 6,3 600 3,6 160 3,5 9,0 1318 138,0 0,69 0,23 0,57
220
10 158 7,2 660 3,7 160 3,7 10,0 1308 137,0 0,69 0,22 0,57
11 92 0,3 140 1,0 116 3,3 0,8 683 71,5 0,14 0,68 0,06
12 88 1,2 160 1,2 116 3,1 2,0 677 70,9 0,30 0,56 0,21
13 86 1,9 190 1,3 116 3,0 3,0 671 70,3 0,37 0,46 0,28
14 82 2,7 210 1,4 116 3,0 4,0 665 69,6 0,44 0,41 0,35
23,1
15 80 3,3 230 1,5 116 3,0 4,8 659 69,0 0,48 0,38 0,38
16 76 4,2 250 1,6 116 3,0 6,0 651 68,2 0,55 0,35 0,42
17 72 4,9 290 1,8 112 3,1 6,9 643 67,3 0,53 0,3 0,4
18 68 5,7 310 2,0 112 3,1 8,0 629 65,9 0,57 0,28 0,42
19 68 6,4 350 2,2 112 3,4 8,8 620 64,9 0,54 0,27 0,41
20 62 7,4 390 2,4 108 3,8 10,0 602 63,0 0,54 0,26 0,39
Iwz=0,66 A
6. Przykładowe obliczenia
Prędkość obrotowa
" 1362
= = = 142,6
30 30
Sprawność całkowita
3 " 142,6
= = = 0,65
3 3 " 220
Sprawność falownika
2 2 " 166 " 2,8
= = = 0,53
3 3 " 220
Moc
= - = 184 " 1,8 - 2,3 " 0,66 = 330,2
Sprawność
330,2
= = = 0,5
3 3 " 220
7. Wykresy
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2,1 12 22 42,1
f, Hz
Rys. 2. Wykres przedstawiający charakterystykę U=f(fs)
146
144
142
140
138
136
134
132
0,9 2 3 4 5,1 5,9 7,2 7,8 9 10
M, Nm
Rys. 3. Wykres przedstawiający charakterystykę �=f(M) dla częstotliwości 46,1 Hz
U, V
�, rad/s
74
72
70
68
66
64
62
60
58
0,8 2 3 4 4,8 6 6,9 8 8,8 10
M, Nm
Rys. 4. Wykres przedstawiający charakterystykę �=f(M) dla częstotliwości 23,1 Hz
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,9 2 3 4 5,1 5,9 7,2 7,8 9 10
M, Nm
Rys. 5. Wykres przedstawiający charakterystykę �c=f(M) dla częstotliwości f=46,1 Hz
�, rad/s
c
�
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,8 2 3 4 4,8 6 6,9 8 8,8 10
M, Nm
Rys. 6. Wykres przedstawiający charakterystykę �c=f(M) dla częstotliwości f=23,1 Hz
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,9 2 3 4 5,1 5,9 7,2 7,8 9 10
M, Nm
Rys. 7.Wykres przedstawiający charakterystykę �f=f(M) dla częstotliwości f=46,1 Hz
c
�
f
�
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,8 2 3 4 4,8 6 6,9 8 8,8 10
M, Nm
Rys. 8.Wykres przedstawiający charakterystykę �f=f(M) dla częstotliwości f=23,1 Hz
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,9 2 3 4 5,1 5,9 7,2 7,8 9 10
M, Nm
Rys. 9.Wykres przedstawiający charakterystykę �=f(M) dla częstotliwości f=46,1 Hz
f
�
�
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0,8 2 3 4 4,8 6 6,9 8 8,8 10
M, Nm
Rys. 10.Wykres przedstawiający charakterystykę �=f(M) dla częstotliwości f=23,1 Hz
8. Wnioski
Jak można zaobserwować na pierwszym wykresie dla częstotliwości od 14 Hz do
50 Hz sterowanie prędkością jest praktycznie liniowe, natomiast przy niskich
częstotliwościach traci ono swój liniowy charakter. Jest to także ukazane na wykresach 2 i 3.
Porównując wykresy 4 i 5 można zauważyć, że lepiej jeśli silnik pracuje przy większej
częstotliwości zadanej przez falownik, ponieważ osiąga wtedy wyższe sprawności. Jak można
zaobserwować dla wartości momentu obrotowego większych niż 6 Nm sprawność ma w
praktycznie stałą wartość.
�