Protokół pomiarowy

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki
w Katedrze Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej

Ćwiczenie laboratoryjne nr 10

Temat ćwiczenia: Silniki jednofazowe

11.03.2010/ godz. 8:15 Termin odrabiania zajęć (data / godzina)	Skład grupy laboratoryjnej
		Strzałkowska Katarzyna
		Szwalikowska Kinga
Wydział Inżynierii Środowiska	Trąbka Olga
Gr: 4G Grupa dziekańska	Troć Żaneta

10.1. Dane znamionowe silnika

Tabela nr 1

Typ

Dane z tabliczki znamionowej

Dane z obliczeń

Pn

Un

In

cosφ

η

nn

Cp

Rp

Rg

Mn

Qn

s

W

V

A

-

%

obr./min

µF

Ω

Ω

N*m

var

%

MAF 110-4

150

220

1,3

0,9

0,6

1360

7,5

32,1

19,1

1,053

124,66

10,3

10.2. Badanie wpływu pojemności kondensatora na właściwości rozruchowe silnika

Tabela nr 2

Lp.	Pomiary										Obliczenia
		C	U	Up	Uc	I	Ip	Ig	P1	F1	F2	Mr	Ir	C/Cp
		µF	V	V	V	A	A	A	W	kG	kG	N*m	a	-
1	0,0	64,0	65,0	0,0	1,30	0,48	0,84	60,0	0,00	0,00	0,000	4,47	0,00
2	3,7	108,0	20,0	121,0	1,30	0,13	1,38	112,0	0,05	0,10	0,081	2,65	0,49
3	7,5	104,0	50,0	125,0	1,30	0,30	1,40	120,0	0,20	0,25	0,088	2,75	1,00
4	11,2	104,0	70,0	139,0	1,30	0,48	1,34	128,0	0,40	0,45	0,088	2,75	1,49
5	14,9	96,0	85,0	130,0	1,30	0,60	1,20	120,0	0,50	0,55	0,103	2,98	1,99
6	18,6	84,0	90,0	110,0	1,30	0,64	1,04	108,0	0,40	0,45	0,134	3,40	2,48
7	22,2	72,0	91,0	93,0	1,30	0,64	0,92	96,0	0,30	0,35	0,183	3,97	2,96

10.3. Próba obciążenia

Tabela nr 3

Lp.	Pomiary										Obliczenia
		U	Up	Uc	I	Ip	Ig	P1	n	F1	F2	M	P	η	cosφ	Q
		V	V	V	A	A	A	W	obr./min	kG	kG	N*m	W	%	-	var
1	230,0	333,0	432,0	1,04	1,02	1,40	156,0	1580,0	0,0	0,0	0,00	0,00	0,00	0,65	182,17
2	230,0	329,0	419,0	1,10	1,00	1,20	200,0	1500,0	1,2	0,2	0,39	61,23	30,62	0,79	155,96
3	230,0	320,0	400,0	1,20	0,96	1,10	236,0	1444,0	2,1	0,4	0,67	101,26	42,91	0,86	140,73
4	230,0	310,0	390,0	1,30	0,94	1,08	264,0	1420,0	2,7	0,4	0,90	133,76	50,67	0,88	143,40
5	230,0	305,0	380,0	1,40	0,94	1,12	292,0	1400,0	3,3	0,5	1,10	161,19	55,20	0,91	132,76
6	230,0	300,0	370,0	1,50	0,90	1,14	312,0	1380,0	3,5	0,5	1,18	170,44	54,63	0,90	150,38

Tabela nr 4

Dane	P	I	n	η	cosφ	Q
		W	A	obr./min	%	-	var
z tabliczki	150	1,3	1360	60,0	0,9	124,66
z pomiarów	150	1,3	1410	52,4	O,9	136,00

10.4. Badanie wpływu pojemności na pracę silnika

Tabela nr 5

Lp.	Pomiary										Obliczenia
		U	Up	Uc	I	Ip	Ig	P1	n	F1	F2	M	P	η	cosφ	Q
		V	V	V	A	A	A	W	obr./min	kG	kG	N*m	W	%	-	var
1	230,0	271,0	390,0	1,18	0,46	1,40	116,0	1580,0	0,0	0,0	0,00	0,00	0,00	0,43	245,8
2	230,0	245,0	350,0	1,30	0,42	1,34	216,0	1400,0	2,3	0,4	0,75	109,90	50,88	0,72	207,2

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki

w Katedrze Elektrotechniki Ogólnej

Ćwiczenie laboratoryjne nr 10

Temat ćwiczenia: Silniki jednofazowe

Zespół wykonujący ćwiczenie:

1.Strzałkowska Katarzyna

2. Szwalikowska Kinga

3. Trąbka Olga

4. Troć Żaneta

Rok akademicki: 2009/2010

Semestr: VI

Grupa: 4g

Data wykonania ćwiczenia: 11.03.2010r.

Data oddania sprawozdania: 18.03.2010r.

Ocena: ……………………….

Celem ćwiczenia było zbadanie wpływu pojemności kondensatora na właściwości rozruchowe, parametry pracy oraz obciążenie silnika indukcyjnego jednofazowego z fazą pomocniczą kondensatorową.

10.1. Dane znamionowe silnika

Dane znamionowe silnika zostały zestawione w tabeli nr 1.

Poszczególne wielkości zamieszczone w tej tabeli zostały obliczone z zależności:

- moment znamionowy silnika:

, [N*m]

- moc bierna pobierana przez silnik o obciążeniu znamionowym:

, [var]

- poślizg dla obciążenia znamionowego silnika:

, [%]

gdzie:

n_s=60 f/p - obroty wirującego pola magnetycznego, [obr./min]

n_n - obroty znamionowe silnika,

p - liczba par biegunów.

Obroty pola wirującego n_s ustalono na podstawie danych obrotów silnika n, wiedząc że n<n_s oraz, że poślizg w tych silnikach jest nieco większy niż w silnikach asynchronicznych trójfazowych (ale tak, by nie przekraczało kilkunastu procentów).

Przyjęto n_s=1500 obr/min.

10.2. Badanie wpływu pojemności kondensatora na właściwości rozruchowe silnika

Prowadzono pomiary dla układu jak na rysunku:

Badania wykonano dla siedmiu wartości pojemności wynoszących odpowiednio: c ≈(0; 3,7; 7,5; 11,2; 14,9; 18,6; 22,2 [µF])C_p. Po włączeniu w obwód fazy pomocniczej kondensatora o zadanej pojemności, zasilono silnik napięciem obniżonym, przy którym prąd wypadkowy osiągnął wartość zbliżoną do prądu znamionowego I ≤ I_n. Analogicznie postępowano dla pozostałych wartości pojemności włączanych w obwód fazy pomocniczej.

Pomiary wykonywano możliwie jak najszybciej ze względu na możliwość zbyt dużego nagrzania się silnika.

Średnica koła pasowego: D=0,08 m.

Wielkości charakteryzujące rozruch uzyskane z pomiarów przy obniżonym napięciu przeliczono na poziom napięcia znamionowego U_n= 220 V z zależności:

, [N*m]

, [A]

gdzie:

F₁,F₂- siły ze wskazań dynamometrów, N (1kG=9,81 N),

D - średnica koła pasowego, [m],

I- prąd pobierany przez silnik w warunkach pomiarowych, [A]
U - napięcie zasilające silnik w warunkach pomiarowych, [V]

Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiono w tabeli nr 2.

Charakterystyki M_r i I_r =f(C) przedstawiają kolejno wykresy nr 1 i 2.

10.3. Próba obciążenia

Badania wykonano dla znamionowej pojemności C=C_p, przy znamionowym napięciu zasilającym silnik. Obciążenie silnika od biegu jałowego do obciążenia, przy którym prąd I=1,2I_n zmieniano hamulcem taśmowym. Wykonano 6 punktów pomiarowych.

Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiono w tabeli nr 3.

Przy obliczaniu poszczególnych wartości korzystano z zależności:

, [N*m]

, [W]

, [%]

, [-]

, [var]

Charakterystyki I, Ip, Ig = f(P) i n, η, cosφ, Q = f(P) przedstawiają kolejno wykresy 3, 4, 5, 6 i 7 .

Na podstawie powyższych wykresów określono dla P=P_n wartości: n, η, cosφ, Q i porównano te wartości z danymi znamionowymi z tabeli nr 1.

Porównanie wyników zestawiono w tabeli nr 4.

Dla biegu jałowego i obciążenia prądem znamionowym, sporządzono wykresy wskazowe napięć i prądów nr 8 i 9.

10.4. Badanie wpływu pojemności na pracę silnika

Badania wykonano dla jednej pojemności C≈
C_p, przy znamionowym napięciu zasilającym dla obiegu jałowego i dla obciążenia prądem znamionowym I=I_n.

Wyniki zestawiono w tabeli nr 5.

Wykres nr 1

Wykres nr 2

Wykres nr 3

Wykres nr 4

Wykres nr 5

Wykres nr 6

Wykres nr 7

Dyskusja na temat przebiegu wykresów i wnioski:

Wykres nr 1:

- wartość momentu rozruchowego wzrasta wraz z kolejnym punktem pomiarowym, a tym samym wraz ze wzrostem pojemności kondensatora,

- dla pojemności równej pojemności znamionowej (C=C_p) wartość momentu rozruchowego wyniosła M_r= 0,088 [N*m].

Wykres nr 2:

- wartość natężenia prądu rozruchowego w punkcie, dla którego C=0,0µF wyniosła I_r=4,5A, w kolejnym punkcie pomiarowym (C=3,7µF) zmalała i wyniosła I_r=2,65A, w punktach dla których C=7,5µF oraz C=11,2µF, wartość I_r miała taką samą wartość (I_r= 2,75A), po czym wzrastała ona w każdym kolejnym punkcie pomiarowym.

Wykres nr 3:

- wartość natężenia prądu pobieranego przez silnik w warunkach pomiarowych wzrasta wraz ze wzrostem wartości mocy na wale silnika,

- wartość natężenia prądu płynącego przez uzwojenie w fazie pomocniczej wraz ze wzrostem wartości mocy maleje, podobnie jest dla wartości natężenia prądu płynącego przez uzwojenie w fazie głównej, z tym, że pod koniec nieznacznie ona wzrasta.

- z wykresów 4,5,6,7 wynika, że dla mocy równej mocy znamionowej silnika:

• wartość prędkości obrotowej wyniosła 1410 obr/min (tj. więcej o 50 obr/min od prędkości obrotowej znamionowej),

• sprawność okazała się mniejsza o 7,6% od sprawności znamionowej,

• moc bierna pobierana przez silnik przy obciążeniu znamionowym była nieco wyższa od tej podanej przez producenta.

- pojemność kondensatora wywiera znaczny wpływ na właściwości rozruchowe silnika; z pomiarów wynika, że wzrost wartości pojemności kondensatora powoduje również wzrost wartości momentu i prądu rozruchowego, co niekorzystnie wpływa na parametry jakościowe silnika,

- podczas próby obciążenia, na uzwojeniu pomocniczym zaobserwowano większe napięcia niż napięcia zasilające; jest to jedna z wad silników z fazą pomocniczą kondensatorową,

- dla pojemności równej ok. połowę pojemności znamionowej, dla biegu jałowego moc wyniosła P=0W, współczynnik mocy cosφ=0,43, a moc bierna Q=245,8var; natomiast przy obciążeniu prądem znamionowym moc na wale silnika wyniosła już P=109,9W, sprawność η=50,88%, współczynnik mocy był wyższy i wyniósł cosφ=0,72, natomiast moc bierna mniejsza i wyniosła Q=207,2var.

---