POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Ćwiczenie nr 4	Temat: Badanie silnika indukcyjnego pierścieniowego.	Zespół: 1. Wojciech Dąbrowski 2. Grzegorz Lizner 3. Marcin Łochowski 4. Mirosław Michta 5. Rafał Skrzeczowski
Data wykonania: 97.05.09	Data oddania do sprawdzenia: 97.05.23	Ocena:

Parametry silnika indukcyjnego pierścieniowego.

P_n = 1,5 kW - moc znamionowa

U_n = 380 V - napięcie znamionowe

I_n = 3,2 A - prąd znamionowy

cosf = 0,87 - współczynnik mocy

n_n = 1400 ^obr/_min - prędkość znamionowa

Kl.E - klasa izolacji

temp. 40^o - temperatura pracy

50 Hz - częstotliwość sieci

masa 43kg

PN-72/E-06000

Pomiar przekładni i charakterystyki magnesowania.

Pomiarów przekładni i charakterystyki magnesowania dokonuje się przy rozwartych uzwojeniach wirnika.

2.1. Schemat pomiarowy.

W₁, W₂ - watomierze elektrodynamiczne (w tym pomiarze niewykorzystywane).

A₁, A₂, A₃ - amperomierze magnetoelektryczne (pomiar prądów w poszczególnych uzwojeniach stojana (U, V, W).

V₁, V₂ - woltomierze (pomiar napięcia przewodowego odpowiednio: po stronie stojanu i po stroni wirnika, silnika indukcyjnego pierścieniowego).

2.2. Tabela pomiarowa.

	Uuv	Uuw	Uvw	Uśr	Uśrf	U1	U2	U3	Uwśr	Ewśrf	I1m	I2m	I3m	Imśr	n
Lp.	V										A				-
1	380	380	380	380	219	62,5	61,8	61,1	61,8	35,7	1,3	1,25	1,25	1,27	6,15
2	320	320	320	320	185	53	52,4	51,8	52,4	30,3	1,05	1	1	1,02	6,11
3	260	260	260	260	150	42,9	42,2	41,5	42,2	24,4	0,8	0,75	0,8	0,78	6,16
4	200	200	200	200	115	32,8	32,3	31,7	32,3	18,6	0,6	0,6	0,6	0,6	6,2
5	120	120	120	120	69,3	19,9	19,7	19,4	19,7	11,4	0,35	0,35	0,35	0,35	6,1
6	60	60	60	60	34,6	9,7	9,4	9,2	9,43	5,45	0,13	0,13	0,13	0,13	6,36
7	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	-

U_uv, U_uw, U_vw - napięcia zasilające uzwojenia stojana (przewodowe)

U_śr - średnie napięcie zasilające uzwojenia stojana (przewodowe)

U_śrf - średnie napięcie zasilające uzwojenia stojana (fazowe)

U₁, U₂, U₃ -napięcia jakie indukują się w uzwojeniu wirnika

U_wśr - średnie napięcie przewodowe wyindukowane w uzwojeniu wirnika

E_wśrf - średnie napięcie fazowe wyindukowane w uzwojeniu wirnika

I1_m, I2_m, I3_m - prądy magnesujące kolejnych uzwojeń stojana (U, V, W)

I_mśr - średni prąd magnesujący

n - przekładnia napięciowa silnika indukcyjnego

u_śr - średnia przekładnia napięciowa

gdzie: k - ilość pomiarów n_śr = 6,18

2.3. Wykresy charakterystyk.

a) charakterystyka magnesowania I_m = f(U).

Próba biegu jałowego.

Próbę biegu jałowego, podobnie jak zamieszczoną dalej próbę zwarcia, przy zwartych uzwojeniach wirnika.

3.1. Schemat pomiarowy.

W₁, W₂ - watomierze elektrodynamiczne (pomiar mocy P₁ i P₂).

A₁, A₂, A₃ - amperomierze magnetoelektryczne (pomiar prądów w poszczególnych uzwojeniach stojana (U, V, W).

V - woltomierze (pomiar napięcia przewodowego silnika indukcyjnego pierścieniowego).

3.2. Tabela pomiarowa.

	Uuv	Uuw	Uvw	Uo	I1	I2	I3	Io	P1	P2	Po	cosfo	sinfo	Im	Ioc
Lp.	V				A				W			-	-	A
1	380	381	377	379.3	1.40	1.20	1.35	1.32	400	160	560	0.65	0.76	1.00	0.85
2	350	352.5	349.5	350.7	1.25	1.05	1.25	1.18	350	130	480	0.67	0.74	0.88	0.79
3	310	312	307	309.7	1.15	0.95	1.05	1.05	300	85	385	0.68	0.73	0.77	0.72
4	272.4	270.6	268.4	270.5	1.05	0.85	0.95	0.95	240	50	290	0.65	0.76	0.72	0.62
5	200	202	198.5	200.2	0.90	0.75	0.80	0.82	170	-15	155	0.55	0.84	0.68	0.45
6	160	159	156.7	158.6	0.95	0.90	0.85	0.90	140	-35	105	0.42	0.91	0.81	0.38

U_uv, U_uw, U_vw - napięcia zasilające uzwojenia stojana

U_o - średnie napięcie zasilające

I1, I2, I3 - prądy kolejnych uzwojeń stojana (U, V, W)

I_o - średni prąd

P₁, P₂ - moce zmierzone przez odpowiednio watomierz: W₁ i W₂

P_o - całkowita moc pobrana przez silnik

P_o = P₁ + P₂

cosf _o - współczynnik mocy

I _oc - składowa czynna prądu jałowego

I _oc = I _o * cosf _o

I _m - składowa bierna prądu jałowego

I_m = I _o * sinf _o

3.3. Wykresy charakterystyk.

a) charakterystyka I_o = f(U_o)

b) charakterystyka P_o = f(U_o)

c) charakterystyka cosf _o = f(U_o)

d) charakterystyka I_co = f(U_o)

e) charakterystyka I_mo = f(U_o)

4. Próba zwarcia.

Próbę zwarcia silnika indukcyjnego pierścieniowego przeprowadza się w układzie identycznym z układem do badania biegu jałowego, przy jednoczesnym zahamowaniu wirnika.

4.1. Tabela pomiarowa.

	Uuv	Uuw	Uvw	UZ	I1	I2	I3	IZ	P1	P2	Pz	cosfz
Lp.	V				A				W			-
1	96.3	96.5	93.9	95.57	3.2	3.1	3.1	3.133	290	30	320	0.617
2	81	81.4	77.9	80.1	2.7	2.5	2.5	2.567	200	20	220	0.618
3	67.5	67.7	65.1	66.77	2.2	2.1	2.1	2.133	142.5	17.5	160	0.649
4	52.7	52.9	49.5	51.7	1.7	1.7	1.6	1.667	82.5	12.5	95	0.637
5	38.2	37.7	35.7	37.2	1.2	1.2	1.15	1.183	42.5	7.5	50	0.656
6	26.4	26.3	24.5	25.73	0.8	0.8	0.8	0.8	20	2.5	22.5	0.631
7	16.7	17.2	15.2	16.37	0.5	0.5	0.5	0.5	7.5	0	7.5	0.529

U_uv, U_uw, U_vw - napięcia zasilające uzwojenia stojana

U_Z - średnie napięcie zasilające

I1, I2, I3 - prądy kolejnych uzwojeń stojana (U, V, W)

I_Z - średni prąd

P₁, P₂ - moce zmierzone przez odpowiednio watomierz: W₁ i W₂

P_Z - całkowita moc pobrana przez silnik

P_Z = P₁ + P₂

cosf _Z - współczynnik mocy

4.3. Charakterystyki.

a) charakterystyka I_z = f(U)

b) charakterystyka P_z = f(U)

c) charakterystyka cosf _z = f(U)

5. Parametry schematu zastępczego.

Najpierw należy wyznaczyć R₁, X₁, R₂', X₂' w oparciu o wyniki pomiarów próby zwarcia.

Następnym krokiem jest wyznaczenie parametrów R_Fe oraz X_m w oparciu o pomiary stanu jałowego.

Z pomiarów mamy następuje wartości (dla pojedynczej fazy):

U_Z = 55.2 V I_Z = 3.13 A P_Z = 106.7 W

U₀ = 218.8 V I₀ = 1.32 A P₀ = 186.7 W sinf = 0.76

Na podstawie wyżej podanych wzorów i pomierzonych odpowiednich wielkości otrzymujemy:

Z_Z = 17.64 W R_Z = 10.89 W X_Z = 13.88 W

R₁ = R₂' = 5.45 W X₁ = X₂' = 6.94 W

DP_Fe = 177.2 W I_m = 1.004 A

R_Fe = 270.2 W X_m = 217.93 W6. Wnioski.

6.1. Pomiar przekładni silnika.

Pomiarów przekładni silnika dokonano przy rozwartych uzwojeniach wirnika, gdzie mierzono napięcia po stronie stojana i wirnika. Na podstawie tych pomiarów wyznaczono przekładnię, która wynosi n = 6.18, co można uznać za wartość poprawną, gdyż tylko w niewielkim stopniu odbiega od wartości znamionowej: n_n = 6.23.

6.2. Wyznaczanie charakterystyki magnesowania.

Na podstawie odpowiednich pomiarów z poprzedniego punktu (pomiar przekładni) wyznaczono charakterystykę magnesowania, która w nieznacznym stopniu odbiega od charakterystyki teoretycznej.

6.3. Próba biegu jałowego.

Próbę biegu jałowego dokonywaliśmy na nie obciążonym silniku. Stan jałowy jest to taki stan, dla którego obroty, przy zmniejszaniu napięcia, nie powinny się znacząco zmieniać.

Przy dwóch ostatnich pomiarach mocy jeden z dwóch watomierzy wskazywał ujemną moc. W celu jej zmierzenia należało zamienić początki cewek (np. prądowych) watomierza, dlatego odpowiednie wartości zostały zamieszczone w tabeli ze znakiem minus.

Teoretycznie cosf dla biegu jałowego powinien mieścić się w granicach 0,1 - 0,2. Analizując pomiary, zauważyć można, że wartość ta jest większa i waha się od 0.42 do 0.68, co należałoby wytłumaczyć stratami mechanicznymi zaczynającymi znacząco wpływać na pracę silnika.

Prąd uzwojeń stojana przy U_n = 380 V wyniósł I_s = 1,32 A i jest on o ponad 50% niższy od prądu znamionowego.

Otrzymane charakterystyki, za wyjątkiem cosf₀ = f(U₀), są zgodne z charakterystykami teoretycznymi.

6.4. Próba zwarcia.

Pomiarów silnika w próbie zwarcia dokonywaliśmy przy unieruchomionym wirniku. Czas pomiarów ograniczyliśmy do minimum ze względu na dużą moc pobieraną, która zamienia się na ciepło oraz związane z tym duże prądy już w małym zakresie napięć zasilających. Zwarcie silnika z powyższych względów jest niebezpieczne dla samej maszyny i może doprowadzić do jej uszkodzenia.

Odczytane napięcie zwarcia ma wartość nieco większą od 95 V dla I_n = 3,2 A. Uzyskany na podstawie pomiarów cosf zawierający się w granicach od 0,53 do 0,66 jest zbliżony do teoretycznego dla próby zwarcia.

Wszystkie otrzymane charakterystyki zwarcia są zgodne z charakterystykami teoretycznymi.

Dodatkowo obliczono parametry schematu zastępczego dla badanego silnika. Wyniki tych obliczeń znajdują się na poprzedniej stronie.

---