BADANIE SILNIKA JEDNOFAZOWEGO
Wprowadzenie
Silnik indukcyjny jednofazowy ma wirnik o uzwojeniu klatkowym i stojan o uzwojeniu
jednofazowym.
Warunkiem wytworzenia momentu rozruchowego w maszynie indukcyjnej jest istnienie
pola magnetycznego wirującego. W tym celu w stojanie silnika jednofazowego umieszcza się
dwa uzwojenia w osiach przesuniętych w przestrzeni, zwykle o 90� elektrycznych, przy czym
pomiędzy prądami przepływającymi przez te uzwojenia musi istnieć przesunięcie fazowe.
W silniku indukcyjnym jednofazowym jedno z uzwojeń nazywane jest głównym lub
roboczym (zaciski oznaczone U1  U2). Uzwojenie główne jest zasilane przez cały czas pracy
silnika. Drugie z uzwojeń nazywa się uzwojeniem pomocniczym rozruchowym (zaciski
oznaczone R1  R2) i jest załączone tylko w chwili rozruchu.
Je\
eli prądy płynące w tych dwu uzwojeniach będą przesunięte względem siebie w fazie o kąt
~ 90�, to powstanie pole wirujące kołowe (ściśle pole eliptyczne). W chwili zasilenia
nieruchomego silnika napięciem pojawi się więc moment rozruchowy. Poniewa\
oba
uzwojenia silnika indukcyjnego jednofazowego zasilane są z tej samej sieci jednofazowej, dla
osiągnięcia przesunięcia fazowego między prądami w obwód uzwojenia rozruchowego
(pomocniczego) włącza się szeregowo impedancje dodatkową  kondensator.
Po dokonaniu rozruchu uzwojenie rozruchowe, przystosowane do pracy krótkotrwałej,
zostaje samoczynnie odłączone przez:
- wyłącznik odśrodkowy po osiągnięciu przez silnik około 80% prędkości znamionowej,
- wyłącznik elektromagnetyczny, jeśli w wyniku wzrostu prędkości obrotowej zmaleje
prąd przepływający przez uzwojenie główne.
Zmianę kierunku wirowania silnika uzyskuje się przez zmianę kierunku przepływu prądu w
jednym z uzwojeń.
Schemat układu pomiarowego
Schemat połączeń układu pomiarowego silnika jednofazowego z kondensatorem
rozruchowym C odłączanym przez wyłącznik odśrodkowy W.
Przebieg ćwiczenia:
1. Pomiar rezystancji uzwojeń
Wykonujemy pomiary rezystancji uzwojenia głównego i uzwojenia rozruchowego za pomocą
multimetru lub metodą techniczną.
2. Badanie na biegu jałowym
Charakterystyka biegu jałowego jest to zale\
ność mocy pobieranej i prądu od napięcia przy
biegu jałowym.
Pomiary rozpoczynamy przy napięciu większym o kilka procent (ok. 10%) od znamionowego
i stopniowo napięcie obni\
amy do takiej wartości, przy której prędkość obrotowa (kątowa)
pozostała jeszcze praktycznie stała (do ok. 1/3 Un). Na podstawie otrzymanych wyników
pomiarów wyznaczamy cos �0.
Tabela pomiarów:
Z pomiarów Z obliczeń
l.p. U0 I0 P0 n Q0
cos� "Pcu "PFe+m "Pm "PFe
� " " " "
� " " " "
� " " " "
- V A W obr/m - VAr W W W W
Wzory do obliczeń:
P0
cos� =
U0I0
Q0 = U0I0 sin�
2
"PCu = I0 Rg
"PFe+m = P0 - "PCu
"PFe = "PFe+m - "Pm
"Pm -moc mechaniczna wyznaczona przy u\
yciu ekstrapolacji
2
zale\
ności "PFe+m = f (U0 )
Na podstawie wyników wykreślić charakterystyki: I0, P0, Q0, cos�10 = f(U)
3. Badanie w stanie zwarcia
Próbę zwarcia wykonuje się przy zahamowanym wirniku silnika (tzn. prędkość kątowa � = 0)
i przeprowadza się w celu wyznaczenia parametrów nieruchomej maszyny w funkcji napięcia
zasilającego. Przy próbie zwarcia dokonuje się pomiaru prądu, strat mocy oraz momentu
rozruchowego początkowego.
Pomiary wykonujemy przy kilku wartościach prądu w zakresie od 0 do wartości znamionowej
In. Nale\
y wykonywać je mo\
liwie szybko, poniewa\
chłodzenie nieruchomego silnika jest
utrudnione. Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów wyznaczamy cos �z.
Tabela pomiarów:
Z pomiarów
L.P. U Ip Ig Iz Pp Pg Pz Mr
cos�z
�
�
�
- V A A A W W W Nm -
Na podstawie wyników wykreśla się charakterystyki: , ,cos , Mr =f(U ),
�
I P
z z
z
4. Próba obcią\
enia
Celem próby obcią\
enia jest wyznaczenie charakterystyki ruchowej silnika. Podczas próby
dokonuje się pomiaru prądu, mocy pobranej, momentu u\
ytecznego i prędkości obrotowej.
Silnik zasilamy napięciem znamionowym i obcią\
amy hamownicą. Pierwszy pomiar
dokonujemy na biegu jałowym (M = 0), a następne przy wzrastającym momencie obcią\
enia.
Kończymy przy obcią\
eniu silnika nie przekraczającym 1,2 Pn. Poślizg wyznaczamy z
pomiarów prędkości obrotowej, cos � z pomiarów prądu, napięcia i mocy pobranej. Moc
mechaniczną u\
yteczną (moc na wale) wyznacza się ze wzoru: Pmu = M * �. Sprawność
silnika określamy sposobem bezpośrednim metodą hamowania przez pomiar momentu
u\
ytecznego Mu, prędkości obrotowej n oraz mocy pobranej z sieci P.
Tabela pomiarów:
�
Lp. U I P cos� n
Mu Pmu
obr/min
V A W - Nm W %
Wzory do obliczeń:
2Ąn P Pmu
Pmu = M � � = cos� = � =
u
60 UI P
Na podstawie wyników wykreśla się charakterystyki: n, I, P, Pmu, �, cos� = f(Mu)