POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI
Laboratorium Napędu Elektrycznego i Automatyki Napędu
Ćwiczenie nr 4 Temat: Regulacja prędkości kątowej silników indukcyjnych w układach kaskadowych - kaskada stałomocowa			Specjalność: Automatyka Grupa: Zespół :
Data wykonania ćwiczenia: 19.05.2008	Data oddania sprawozdania: 26.05.2008	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z regulacją prędkości kątowej silnika indukcyjnego pierścieniowego w układzie kaskady stałomocowej.

2. Przebieg ćwiczenia:

• Regulacja prędkości kątowej silników asynchronicznych pierścieniowych za pomocą dodatkowego napięcia w wirniku; wykres wektorowy silnika indukcyjnego pierścieniowego przy dwustronnym zasilaniu.

• Zakres regulacji prędkości pod synchronicznej kaskady stałomocowej.

• Schemat ideowy i realizacja kaskady stałomocowej na stanowisku laboratoryjnym.

• Sposób uruchomienia układu.

• Wyznaczenie charakterystyk regulacyjnych układu napędowego:

• Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych układu napędowego dla zadanej wartości prądu wzbudzenia obcowzbudnego silnika prądu stałego:

• Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych układu napędowego przy stabilizacji prędkości kątowej silnika:

3. Realizacja Ćwiczenia:

Schemat pomiarowy:

Dane znamionowe maszyn:

Silnik prądu stałego: Prądnica prądu stałego: Silnik indukcyjny:

P_N=5,5kW P_N=6,5kW P_N=44kW

n_N=1450 obr/min n_N=950 obr/min n_N=1425 obr/min

U_N=220V U_N=230V U_N=220/380V

I_N=28,8A I_N=28,3A I_N=14,8/8,6A

I_WN=0,91A I_WN=1,012A U_Nwir=103V

I_Nwir=28A

Tabele wyników:

Tabela 1:

Iw = 0 A
I1	P1	Uw	It	Iw	Iw	Io	Uo	Utg	ω
A	W	V	A	A	A	A	V	V	rad/s
4,8	140	28	2	0,09	0	1,5	100	31	81,22
4,6	140	44	1,5	0,2	0	1,5	100	27	70,74
4,8	130	50	1,5	0,25	0	1,25	100	25	65,5
4,8	130	56	1,3	0,3	0	1,25	75	23	60,26
4,8	130	61	1,2	0,35	0	1,25	75	22	57,64
4,8	130	65	1,1	0,4	0	1	75	21	55,02
4,8	130	68	1,1	0,45	0	1	75	20	52,4
4,8	130	72	1	0,5	0	1	60	19	49,78
4,8	130	74	1	0,55	0	1	60	18	47,16
4,8	130	76	1	0,6	0	1	55	17,5	45,85
4,8	130	79	1	0,65	0	0,8	55	17	44,54
4,8	130	80	1	0,7	0	0,8	50	16,5	43,23
4,8	120	82	0,9	0,75	0	0,8	50	16	41,92
4,8	120	83	0,9	0,8	0	0,8	50	15,5	40,61
4,8	120	84	0,9	0,85	0	0,8	50	15	39,3
4,8	120	85	0,9	0,9	0	0,8	50	15	39,3

Tabela 2:

Iw = 0,2 A
I1	P1	Uw	It	Iw	Iw	Io	Uo	Utg	ω
A	W	V	A	A	A	A	V	V	rad/s
5,6	560	26	11	0,1	0,2	12	80	31	81,22
5,4	500	36	8,5	0,15	0,2	11	72,5	28	73,36
5,4	480	44	7,5	0,2	0,2	10,25	67,5	26	68,12
5,2	400	50	6,5	0,25	0,2	9,5	62,5	24	62,88
5,2	360	56	5,7	0,3	0,2	9	57,5	23	60,26
5	320	61	5,1	0,35	0,2	8,5	55	21,5	56,33
5	300	66	4,6	0,4	0,2	8	52,5	20,5	53,71
5	300	69	4,2	0,45	0,2	7,6	50	19,5	51,09
5	260	72	3,9	0,5	0,2	7,25	49,5	18,5	48,47
4,9	240	75	3,6	0,55	0,2	7	45	18	47,16
5	240	77	3,4	0,6	0,2	6,8	45	17	44,54
5	230	79	3,2	0,65	0,2	6,5	42,5	16,5	43,23
5	230	80	3,1	0,7	0,2	6,4	42,5	16,5	43,23
5	220	82	3	0,75	0,2	6,25	42,5	16	41,92
4,9	220	84	2,9	0,8	0,2	6	40	15,5	40,61
4,9	220	85	2,75	0,85	0,2	6	38	15	39,3

Tabela 3:

Iwzb = 0,3 A
I1	P1	Utg	Uw	It	Iwzb	It	Ut	ω
A	W	V	V	A	A	A	V	rad/s
5	140	23,5	56	1,4	0	1,5	10	61,57
4,8	140	23,5	56	1,5	0,05	2,25	15	61,57
4,9	180	24	57	2,2	0,1	4,25	28	62,88
4,9	220	23,5	57	3	0,15	5,6	38	61,57
5	280	23	57	4,3	0,2	7,5	50	60,26
5	380	23	57	6,2	0,25	9,5	62,5	60,26
5,2	480	22	58	8,4	0,3	11	72,5	57,64
5,6	590	22	57	10,8	0,35	12,5	84	57,64
6	690	22	56	12,8	0,4	14	90	57,64
6,4	820	22	54	16,3	0,45	15	100	57,64
6,6	890	21	58	17,5	0,5	15,8	105	55,02

Tabela 4:

Iwzb = 0,5 A
I1	P1	Utg	Uw	It	Iwzb	It	Ut	ω
A	W	V	V	A	A	A	V	rad/s
4,6	120	19	72	1	0	1	5	49,78
4,6	120	19	73	1,2	0,05	1,75	12	49,78
4,8	140	19	72	1,5	0,1	3	20	49,78
4,8	180	19	72	2,2	0,15	4,5	30	49,78
4,9	220	19	72	3,1	0,2	6	42	49,78
5	270	18,5	72	4,1	0,25	7,5	50	48,47
5	340	18,5	72	5,5	0,3	9	58	48,47
5,2	400	18,5	73	5,6	0,35	10	65	48,47
5,4	500	18	71	8,7	0,4	11,25	75	47,16
5,6	560	17,5	72	10	0,45	12,5	82	45,85
5,9	640	17	72	11,7	0,5	13,5	88	44,54

Tabela 5:

Iwzb = 0,6 A
I1	P1	Utg	Uw	It	Iwzb	It	Ut	ω
A	W	V	V	A	A	A	V	rad/s
4,8	120	17,5	78	1	0	1	6	45,85
4,8	120	17,5	78	1	0,05	1,6	11	45,85
4,9	140	17,5	78	1,5	0,1	2,8	20	45,85
4,8	160	17,5	77	2	0,15	4,2	28	45,85
4,9	200	17	77	2,7	0,2	5,5	36	44,54
4,9	240	17	77	3,5	0,25	6,75	45	44,54
5	300	16,5	77	4,9	0,3	8,4	55	43,23
5,1	360	16,5	77	6,1	0,35	9,5	64	43,23
5,2	420	16	77	7,2	0,4	10,5	68	41,92
5,4	500	16	77	8,7	0,45	11,5	76	41,92
5,6	560	16	77	10,2	0,5	12,5	83	41,92

Wykresy:

Tabela 1:

ω=f(Iws)|Iwp=const. zależność prędkości obrotowej od wartości prądu wzbudzenia silnika prądu stałego przy stałym obciążeniu tu równym 0

Tabela 2:

ω=f(Iws)|Iwp=const. zależność prędkości obrotowej od wartości prądu wzbudzenia silnika prądu stałego przy stałym obciążeniu tu Iw prądnicy równym 0,2A

Charakterystyka porównawcza:

Tabela 3:

ω=f(Iwp)|Iws=const. zależność prędkości obrotowej od prądu wzbudzenia prądnicy prądu stałego - obciążenia całego układu przy stałym prądzie wzbudzenia silnika - nastawa prędkości kaskady.

Tabela 4:

ω=f(Iwp)|Iws=const. zależność prędkości obrotowej od prądu wzbudzenia prądnicy prądu stałego - obciążenia całego układu przy stałym prądzie wzbudzenia silnika - nastawa prędkości kaskady.

Tabela 5:

ω=f(Iwp)|Iws=const. zależność prędkości obrotowej od prądu wzbudzenia prądnicy prądu stałego - obciążenia całego układu przy stałym prądzie wzbudzenia silnika - nastawa prędkości kaskady.

Charakterystyka porównawcza:

Zależność mocy pobieranej z sieci dla stałego prądu wzbudzenia prądnicy - stałe obciążenie - od prędkości obrotowej:

Zależność mocy pobieranej z sieci od obciążenia układu - prądu wzbudzenia prądnicy:

Zależność wartości napięcia wyprostowanego od prędkości obrotowej wału:

Wnioski:

Badana kaskada stałomocowa składa się z trzech maszyn elektrycznych sprzęgniętych na jednym wale: silnika indukcyjnego pierścieniowego, slilnika obcowzbudnego prądu stałego oraz prądnicy prądu stałego.

Silnik indukcyjny pobiera moc z sieci do uzwojeń twornika - pobiera energię potrzebną do napędzenia układu. Napięcie indukowane w uzwojeniach wirnika tego slinika jest proporcjonalne do poślizgu silnika (widać to z ostatniego wykresu). Jest ono prostowane i podawane na twornik silnika prądu stałego. W nim jest zamieniane na energię potrzebną do wytworzenia siły elektrodynamicznej poruszającej wał silnika - wał całej kaskady. Prądnica pełni funkcję obciążenia układu.

Z otrzymanych charakterystyk widać zależność prędkości obrotowej od wartości prądu wzbudzenia silnika - im większy jest ten prąd tym mniejsza jest prędkość obrotowa dla każdego z zadanych prądów wzbudzenia prądnicy. Prąd wzbudzenia prądnicy jest synonimem momentu obciążającego kaskadę - widać tendencję malejącą prędkości obrotowej wraz ze wzrostem tegoż prądu.

Widzimy także zachowanie się kaskady pod względem poboru mocy z sieci - przy stałym prądzie wzbudzenia prądnicy pobór mocy zmienia się tylko nieznacznie dla róznych wartości prądu wzbudzenia silnika czyli dla różnych prędkości obrotowych jednak zmiana ta jest też zależna od prądu wzbudzenia prądnicy - obciążenie układu jest proporcjonalne nie tylko do prądu wzbudzenia prądnicy ale także do prędkości obrotowej wału tej prądnicy czyli wału kaskady. Natomiast zmiana prądu wzbudzenia prądnicy czyli obciążenia układu wywołuje natychmiastową reakcję układu w postaci zmiany pobieranej z sieci mocy i moc ta jest tym wyższa im niższa jest wartość prądu wzbudzenia silnika - wyższe prędkości obrotowe kaskady.

9

---