POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Nazwisko i imię: Katarzyna Jaromin, Grzegorz Kowalczuk, Michał Kosior, Michał Jakuszewski, Paweł Iracki					Wydział: IŚ Grupa: 2c
Data wykonania ćw: 12.04.2010r		Nr. ćw: 9	Temat ćwiczenia: Silnik trójfazowy zwarty
Zaliczenie:	Ocena:			Data:		Podpis:

9.1. Dane znamionowe badanego silnika

Tabela 1. Dane znamionowe silnika

Typ	Pn	U­n	I­n	nn	cosϕn	ηn				Mn	Qn	sn
		kW	V	A		-	%	-	-	-	N⋅m	var	%
A0100L4	2,2	380/220	8,6/5	1420	0,82	80,5	5	2,2	2,4	14,8	1887,58/ 1879,63	5,3

Obliczenia:

Schemat połączeń.

Rys.1. Układ pomiarowy do badań silnika asynchronicznego zwartego

Q₁ wyłącznik tablicowy

Q_b odłącznik bezpieczeństwa na stole laboratoryjnym

V woltomierz

A amperomierz

W watomierz

Ar amperomierz współpracujący z przekładnikiem prądowym

F₁ wskazania dynamometru

F₂ wskazania dynamometru

D średnica koła pasowego hamulca

9.2. Próba zwarcia pomiarowego

1. tabela pomiarów

	D=..0,22...m				UnΔ=..220...V				InΔ=..8,6...A
Połączenie uzwojeń stojana	Pomiary					Obliczenia
		UZ	IZ	F1	F2		Ir	Mr
		V	A	kG	kG		A	N⋅m	-		-	-	-
w gwiazdę	78	5	2,2	0,7		14,1	11,16	0,37		4,4	0,44	1,69
w trójkąt	51	8,6	2,2	0,8		37,84	25,07

• Obliczamy prąd rozruchowy I_r ze wzoru:






[A]


[A]

• Zamieniamy jednostki sił z kG na N:

F_1Δ = F_1Y = 2,2 ⋅ 9,81 = 19,62 [N]

F_2Y = 0,7 ⋅ 9,81 = 6,87 [N]

F_2Δ = 0,8 ⋅ 9,81 = 7,85 [N]

• Obliczamy moment rozruchowy M_r ze wzoru:





11,16 [N⋅m]


25,07 [N⋅m]

9.3. Próba rozruchu bezpośredniego

1. tabela pomiarów

	UnΔ=..220...V						InΔ=..8,6...A
Lp.	Połączenie w gwiazdę				Połączenie w trójkąt
		IAr	ϑi	Ir	Irśr	IAr	ϑi		I­r			Irśr
		A	-	A	A	A	-		A	A	-	-
1.	1,2	10	12	13,7	3,7	10		37	37,7	2,76	4,38
2.	1,5	10	15			3,5	10					35
3.	1,4	10	14			4,1	10					41

• Obliczamy prąd rozruchowy I_r ze wzoru:




Przykład obliczeń dla pomiaru 3 - połączenie w gwiazdę:


[A]

• Obliczamy średnią prądu rozruchowego I_{r śr} jako średnią arytmetyczną:




Przykład obliczeń dla połączenia w gwiazdę:


[A]

9.4. Porównanie wielkości charakterystycznych

1. tabela wyników

Dane znamionowe	------------	5	2,2
Próba zwarcia	2,7	4,4	1,69
Próba rozruchu	2,75	4,37	------------

9.5. Charakterystyka napięciowo-prądowa biegu jałowego

1. tabela pomiarów

Lp.		1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.
U	V	100	135	180	208	230	245	255	265	275
I0	A	1,4	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0




Dla U_n ,
;


Dla I₀ = I_n,
;


9.6. Próba obciążenia

1. tabela pomiarów

Lp.	Pomiary					Obliczenia
		I	Pw	F1	F2	n	P1	F	M	P	cosϕ	η	s	Q
		A	W	kG	kG		W	N	N⋅m	W	-	-	%	var
1.	4,60	80	0,00	0	1400	240	0,0	0,0	0,0	0,1	0,0	6,7	2611,0
2.	5,00	400	4,30	0	1375	1200	42,2	4,6	667,8	0,4	0,6	8,3	2585,1
3.	5,50	440	8,90	2,3	1360	1320	64,7	7,1	1013,8	0,4	0,8	9,3	2843,6
4.	6,00	520	11,40	4	1360	1560	72,6	8,0	1136,7	0,5	0,7	9,3	3043,5
5.	6,50	640	13,80	5	1350	1920	86,3	9,5	1341,8	0,5	0,7	10,0	3168,7
6.	7,00	680	15,40	5	1350	2040	102,0	11,2	1585,8	0,5	0,8	10,0	3429,1
7.	7,50	760	17,00	5,4	1345	2280	113,8	12,5	1762,2	0,5	0,8	10,3	3616,2
8.	8,00	840	19,00	7	1340	2520	117,7	12,9	1816,2	0,6	0,7	10,7	3800,4
9.	8,50	880	21,50	8,5	1340	2640	127,5	14,0	1967,5	0,5	0,7	10,7	4062,6
10.	9,00	920	23,50	9,5	1325	2760	137,3	15,1	2095,1	0,5	0,8	11,7	4324,3

• Obliczamy wartość składowej mocy czynnej P₁ na wale silnika ze wzoru:

P₁ = 3 P_w

Przykład obliczeń dla pomiaru 1:

P = 3 ⋅80 = 240 [W]

• Obliczamy moment rozruchowy M ze wzoru:




Przykład obliczeń dla pomiaru 2:




• Obliczamy wartość mocy na wale silnika P ze wzoru:

P =
M= 2
n M

Przykład obliczeń dla pomiaru 3:




• Obliczamy wartość poślizgu s_% ze wzoru:

s_% =


Przykład obliczeń dla pomiaru 3:




• Obliczamy wartość sprawności silnika η ze wzoru:




Przykład obliczeń dla pomiaru 2:

n= 667,8/1200=0,6

• Obliczamy wartość mocy biernej Q ze wzoru:

Przykład obliczeń dla pomiaru 2:




















2. tabela wyników

Dane	I	P	n	cosφ	η	Q
		A	W	obr/min	-	%	var
z tabliczki znamionowej	5,00	2200,00	1420	0,82	80,5	1887,58
z pomiarów	5,00	1200	1375	0,4	60	2585,1

9.7. Praca nienaturalna

1. tabela pomiarów

Lp.	Pomiary					Obliczenia
		I	Pw	F1	F2	n	P1	F	M	P	cosϕ	η	s	Q
		A	W	kG	kG		W	N	N⋅m	W	-	-	%	var
1.	2	200	5	2	1375	600	29,43	0,33	47,49	0,53	0,08	8,3	969
2.	3	320	8	3	1350	960	49,05	5,40	762,38	0,56	0,79	10	1415
3.	4	480	10,5	4	1300	1440	62,77	7,01	954,39	0,63	0,66	13,3	1768
4.	5	560	12	4	1275	1680	78,48	8,63	1152,05	0,59	0,69	15	2302

2. tabela pomiarów

Rodzaj pracy	P	I	cosϕ	η	n	Q
		W	A	-	%		var
Naturalna	520	6	0,5	0,7	1360	3043,5
Nienaturalna	560	5	0,59	0,69	1275	2302

Wnioski:

Porównanie wyników i zestawienie jako wartości podczas zwarciu i rozruchu, daje informacje, że w połączeniu silnika w gwiazdę prąd zwarcia jest o około trzy razy mniejszy niż przy połączeniu w trójkąt. Ponad to moment rozruchowy przy połączeniu w gwiazdę jest w przybliżeniu dziesięć razy mniejszy niż przy połączeniu w trójkąt. Stosunek prądu rozruchowego przy połączeniu w gwiazdę do prądu rozruchowego w trójkąt wynosi 0,373,
a stosunek momentów wynosi 0,44. Zestawiając wartości stosunków: prądu rozruchu „trójkąt-gwiazda” i prądu rozruchu przy połączeniu w trójkąt do prądu znamionowego, przy próbie zwarcia i rozruchu są bardzo podobne, różnią się wartościami dziesiętnymi. Przełącznik „gwiazda - trójkąt” jest ekonomicznym rozwiązaniem podczas rozruchu silników trójfazowych. Uzyskanie trzykrotnie mniejszego prądu rozruchu minimalizuje obciążenie sieci elektrycznej.

Można zaobserwować, że wraz ze wzrostem prądu I [A] następuje wzrost mocy potrzebnej do obrotu wirnika na wale z 80 [W] do 960 [W], ponad to wraz ze wzrostem obciążenia wyrażonego w sile maleje ilość wykonywanych obrotów skrajnie od 1400 do 1350 [obr/min], kolejno wzrasta w ten sam sposób monet obrotowy z 5,94 do 16,19 [Nm]. Jeśli chodzi o sprawność to przy pracy w biegu jałowym wynosi ona zero natomiast przy największym obciążeniu 0,79. Podczas pracy możemy zauważyć poślizg silnika, który analogicznie do poprzednich wartości charakterystycznych wzrasta wraz ze wzrostem obiciązenia z 6,67 do 10 %.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów i obliczeń możemy zaobserwować, że przy zmianie obciążenia na wale silnik dostosowuje moment napędowy do momentu oporowego, poprzez zmianę prędkość obrotowej silnika, moc bierna wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia silnika. Przy biegu jałowym jednoznacznie widać, iż wraz ze wzrostem wartości prądu wzrasta również napięcie. Należy nie dopuszczać do pracy silnika biegnącego luzem bądź pracującego z niewielkim obciążeniem, gdyż powoduje to zwiększenie strat sieciowych.

Z zestawienia otrzymanych wyników i danych na tabliczce znamionowej silnika zauważyć można rozbieżność uzyskanych a teoretycznych wyników może być spowodowana błędami wynikającymi z niedokładności wykonanych pomiarów, bądź zastosowaniem nieodpowiednich przyrządów, lub wiekiem aparatury pomiarowej i badanego silnika.

Porównując pracę naturalną i nienaturalną, przy zbliżonej wartości prądów a innej mocy czynnej, większą (chociaż nie wiele )sprawność uzyskuje się podczas pracy naturalnej 70%, porównując dalej prędkości obrotowa jest większa przy pracy naturalnej wynosi 1360 [obr/min], podobnie Moz pozorna Q wynosi 3043,5 [var], natomiast cosφ uzyskuję większą wartość podczas pracy nienaturalnej 0,59.

---