Zakład
Mechatroniki i
Maszyny i Napędy Elektryczne
Maszyn
Elektrycznych
Nazwisko i imię: Semestr: Wydział: Kierunek: Grupa
dziek./lab:
B M i Z
4 M e c h a t r o n i k a
Jędrzej Kozerawski
2/1
Temat ćwiczenia:
Badanie stanów pracy silnika jednofazowego indukcyjnego
Data wykonania ćwiczenia: Data i podpis prowadzącego: Ocena:
24.04.2012r.
1. Dane znamionowe:
a. n=1440 [obr/min.]
b. f=50 [Hz]
c. UN=220 [V]
d. PN=1,1 [kW]
e. IN=10 [A]
f. cosĆ=0,69
g. C=125�150 [źF]/220 [V]
h. n1=1500 [obr/min] - prędkość synchroniczna
2. Aparatura pomiarowa:
a. Amperomierz
b. Woltomierz
c. Watomierz
d. Miernik cyfrowy
3. Obliczone dane silnika:
a.
�=150,8 [rad/s]
b.
Tmax=7,29 [Nm]
4. Pomiar rezystancji uzwojeń:
a. Rg=1,9 [&!]
b. Rr=7,2 [&!]
5. Badanie na biegu jałowym:
a. Wyniki pomiarów:
Lp. U1 [V] I1o [A] P1o [W] n [obr/min]
1. 50 2,7 100 1426
2. 60 2,4 90 1460
3. 70 2,3 95 1471
4. 80 2,5 100 1476
5. 90 2,65 100 1483
6. 100 2,9 120 1485
7. 120 3,4 120 1486
8. 140 4 140 1490
9. 180 5,4 200 1499
10. 220 7,3 280 1494
11. 252 9,9 410 1495
b. Wzory:
( )
"
( )
( )
ą� odczytane z wykresu
c. Obliczone dane:
Lp. cosĆo sinĆo Q1o [var] "PCu1o [W] "PFe+m [W] s "PFe [W]
0,74 0,67 90,69 13,85 86,15 0,049 13,79
1.
0,63 0,78 112,41 10,94 79,06 0,027 6,70
2.
0,59 0,81 129,98 10,05 84,95 0,019 12,59
3.
0,50 0,87 173,21 11,88 88,13 0,016 15,77
4.
0,42 0,90 216,52 13,34 86,66 0,011 14,30
5.
0,41 0,91 264,01 15,98 104,02 0,010 31,66
6.
0,29 0,96 389,95 21,96 98,04 0,009 25,68
7.
0,25 0,97 542,22 30,40 109,60 0,007 37,24
8.
0,21 0,98 951,20 55,40 144,60 0,006 72,24
9.
0,17 0,98 1581,40 101,25 178,75 0,004 106,39
10.
0,16 0,99 2460,88 186,22 223,78 0,003 151,42
11.
I1o%= 73%
"Pm= 72,359 [W]
d. Wykres I1o=f(U1):
I1o=f(U)
I [A] 12
10
8
I1o
Un
6
4
2
0
0 50 100 150 200 250
U [V]
e. Wykres cosĆo=f(U):
cosĆo=f(U)
cosĆo
0,9
0,8
0,7
0,6
cosĆo
0,5
Un
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 50 100 150 200 250
U [V]
f. Wykres zależności strat mocy "PFe+m=f( ) oraz wyznaczenie strat "Pm:
250
"P [W]
y = 0,0023x + 72,359
200
150
"P Fe+m [W]
"Pm [W]
Liniowy ("P Fe+m [W])
Liniowy ("Pm [W])
100
50
0
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
U^2 [V^2]
g. Wykres zależności strat całkowitych P1o i strat "PFe+m od napięcia:
450
P [W]
400
350
300
250
P1=f(U)
"PFe+m=f(U)
Un
200
150
100
50
0
0 50 100 150 200 250
U [V]
h. Wykres zależności wydzielanej mocy biernej Q1o od napięcia:
Q1o=f(U)
Q [var]
3500
3000
2500
Q1o
2000
Un
1500
1000
500
0
0 50 100 150 200 250
U [V]
6. Badanie w stanie zwarcia:
a. Wyniki pomiarów:
Lp. U1z [V] I1z [A] Pcałk [W] Ig [A] Pg [W] Ir [A] Pr [W] T [Nm]
1. 34 5 130 4 55 2,3 70 -
2. 48 7,2 270 6 120 3,2 140 -
3. 64 9,4 480 8 220 4,2 240 0,75
4. 76 11,2 680 10 330 4,9 340 1,25
b. Wzory:
( )
"
( )
( )
c. Obliczone dane:
Lp. cosĆz sinĆz Izn [A] Mrpn [Nm]
1. 0,76 0,64 32,35 -
2. 0,78 0,62 33,00 -
3. 0,80 0,60 32,31 8,86
4. 0,80 0,60 32,42 10,47
Uz%=35%
d. Wykres zależności prądu I1z od napięcia U1z:
I1z=f(U1z)
I [A]
12
10
8
I1z
6
Uz
4
2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
U [V]
e. Wykres zależności mocy P1z=f(U1z):
P1z=f(U1z)
P [W]
800
700
600
500
P1z
400
Uz
300
200
100
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
U [V]
f. Wykres zależności cosĆz=f(U1z):
cosĆz=f(U1z)
cosĆz
0,9
0,85
0,8
cos
Ćz
Uz
0,75
0,7
0,65
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70 80
U [V]
7. Próba obciążenia:
a. Wyniki pomiarów (dla U1=const. 220V):
Lp. T [Nm] n [obr/min] I1 [A] P1 [W]
1. 0 1498 7,3 280
2. 1 1491 7,4 460
3. 2 1485 7,6 640
4. 3 1476 8,05 830
5. 4 1470 8,4 1000
6. 5 1465 8,9 1140
7. 6 1457 9,5 1280
8. 7,3 1452 10 1420
b. Wzory:
( )
"
( )
( )
c. Obliczone dane:
Lp. cosĆ sinĆ s Q1 [var] "PCu1 [W] � [%] P2 [W] Ł"P [W]
1. 0,17 0,98 0,001 1581,40 101,25 0 0 280
2. 0,28 0,96 0,006 1561,66 104,04 33,94 156,14 303,86
3. 0,38 0,92 0,010 1544,66 109,74 48,60 311,02 328,98
4. 0,47 0,88 0,016 1564,46 123,12 55,87 463,70 366,30
5. 0,54 0,84 0,020 1554,06 134,06 61,58 615,75 384,25
6. 0,58 0,81 0,023 1591,91 150,50 67,29 767,07 372,93
7. 0,61 0,79 0,029 1652,18 171,48 71,52 915,46 364,54
8. 0,65 0,76 0,032 1680,36 190,00 78,17 1109,99 310,01
"Pd=5,5 [W]
d. Wykres n=f(T):
n=f(T)
n [obr/min]
1600
1550
1500
n
1450
Tn
1400
1350
1300
0 1 2 3 4 5 6 7 8
T [Nm]
e. Wykres s=f(T):
s=f(T)
s
0,04
0,035
0,03
s
0,025
Tn
0,02
0,015
0,01
0,005
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
T [Nm]
f. Wykres I1=f(T):
I1=f(T)
I [A]
12
10
8
I1
Tn
6
4
2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
T [Nm]
g. Wykres cosĆ=f(T):
cosĆ=f(T)
cosĆ
0,7
0,6
0,5
cosĆ
0,4
Tn
0,3
0,2
0,1
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
T [Nm]
h. Wykres �=f(P2):
�=f(P2)
� [%]
90
80
70
60
� [%]
50
Pn
40
30
20
10
0
0 200 400 600 800 1000 1200
P [W]
i. Wykres P1=f(P2):
P1=f(P2)
P [W]
1800
1600
1400
1200
P1
1000
Pn
800
Linio
wy
(P1)
600
400
200
0
0 200 400 600 800 1000 1200
P [W]
j. Wykres Q1=f(P2):
Q1=f(P2)
Q [var]
1800
1750
1700
1650
1600
Q
Pn
1550
1500
1450
1400
1350
1300
0 200 400 600 800 1000 1200
P [W]
8. Obliczenie parametrów schematu zastępczego:
a. Z próby zwarcia:
�� Dla uzwojenia głównego:
cosĆZG=0,43
XZG=6,84 [&!]
ZZG=7,6 [&!]
XG=3,42 [&!]
RG=1,9 [&!]
�� Dla uzwojenia rozruchowego:
cosĆZR=0,91
XZR=6,36 [&!]
ZZR=15,5 [&!]
XR=3,18 [&!]
RR=7,2 [&!]
�� Dla uzwojenia głównego i rozruchowego:
cosĆZ=0,8
ZZ=6,8 [&!]
XZ=4,08 [&!]
X2 =2,04 [&!]
UX=38,6 [V]
R2 =2,64 [&!]
b. Z próby biegu jałowego:
�� cosĆo=0,63
"PCu=10,95 [W]
"PFe+m=79,05 [W]
"Pm=72,36 [W]
"PFe=6,69 [W]
E=1012 [V]
RFe=151,3 [&!]
IFe=6,69 [A]
Iź=3,31 [A]
Xź=305,7 [&!]
9. Wnioski
Otrzymane charakterystyki są zbliżone do oczekiwanych. Procentowe napięcie
zwarcia (Uz%=35%) jest wyższe niż w powinno być teoretycznie (10�25%), a tym samym
oznacza to, że zmierzone napięcie zwarcia Uz jest wyższe od tego jakiego powinniśmy się
teoretycznie spodziewać. Również w próbie zwarcia delikatnie odbiega od założeń
charakterystyka cosĆz, gdyż według teorii wartość cosĆz powinna być stała i niezależna od
zmian napięcia.
Wyliczona moc otrzymana na wyjściu (P2) przy obciążeniu maksymalnym 7,3 Nm
zgadza się (a nawet delikatnie przewyższa) z wartością mocy znamionowej silnika (PN).