Ćwiczenie 7. BADANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH
Pytania i zagadnienia:
Budowa silnika indukcyjnego trójfazowego.
Głównymi częściami silnika indukcyjnego są nieruchomy stojan w kształcie cylindra i ruchomy wirnik w kształcie walca. Zarówna stojan jak i wirnik są wykonane z pakietu blach magnetycznych izolowanych i sprasowanych dla zmniejszenia strat mocy w stali. W stojanie, równolegle do osi obrotu silnika, znajdują się żłobki, w których rozłożone jest trójfazowe uzwojenie, składające się z trzech cewek - faz rozmieszczonych symetrycznie na obwodzie stojana. Końce każdej cewki - fazy (6 końcówek) dołączone są do tabliczki zaciskowej, znajdującej się na obudowie silnika.
Powstawanie momentu elektromagnetycznego w trójfazowej maszynie indukcyjnej.
Jeśli zasilimy uzwojenie stojana napięciem trójfazowym to powstanie w nim wirujące pole magnetyczne kołowe. Pole to przecina uzwojenie stojana i uzwojenie nieruchomego wirnika i indukuje w nich siły elektromotoryczne. Jeśli obwód wirnika jest zamknięty to przez uzwojenie wirnika popłynie prąd. Wirujący strumień magnetyczny (od stojana) działa na przewody z prądem wirnika i powstaje siła mechaniczna, wytwarzająca moment obrotowy. Wirnik zaczyna się kręci zgodnie z kierunkiem wirowania pola magnetycznego.
Z czym jest związane występowanie składowej czynnej i składowej biernej prądu silnika indukcyjnego?
Składowa bierna - indukcyjna odpowiada za powstawanie wirującego pola magnetycznego, dlatego jest zwana prądem magnesującym
Składowa czynna - odpowiada za pokonywanie oporów, strat, wraz ze wzrostem obciążenia rośnie wartoś pobieranej składowej czynnej
• Co nazywamy poślizgiem maszyny indukcyjnej?
Poślizgiem nazywamy stosunek częstotliwości napięć indukowanych w wirniku do częstotliwości napięcia zasilającego silnik.
• Od czego zależy wartość poślizgu krytycznego?
Poślizg krytyczny zależy od rezystancji wirnika, reaktancji indukcyjnej uzwojenia wirnika.
• Od czego zależy wartość momentu maksymalnego?
Zależy od napięcia przyłożonego do fazy uzwojenia stojana, prędkości synchronicznej wirującego pola stojana, reaktancji indukcyjnej uzwojenia wirnika, reaktancji uzwojenia stojana.
• Jaka jest wartość poślizgu maszyny indukcyjnej przy:
prędkości synchronicznej, s=0
zatrzymanym wirniku, s=1
hamowaniu prądnicowym, s<0
hamowaniu przeciwprądem, s>1
• W jakim zakresie wartości poślizgu praca silnika indukcyjnego jest stabilna?
Od zera do wartości poślizgu krytycznego.
0<s<Sm
• Jakie są wartości częstotliwości napięć indukowanych (i prądów) w uzwojeniu stojana i w
uzwojeniu wirnika silnika indukcyjnego trójfazowego w stanie pracy ustalonej?
W wirniku f=fs napięcia sieci zasilającej razy poślizg
W stojanie f=f napięcia sieci zasilającej
•- W jaki sposób dokonuje się rozruchu trójfazowych silników indukcyjnych:
klatkowych,
-bezpośrednio na pełne napięcie sieci (silniki niskiej mocy)
-za pomocą transformatora obniżającego napięcie
-przez włączenie rezystancji rozruchowej w szereg z uzwojeniem stojana
-przez zastosowanie przełącznika gwiazda-trójkąt
pierścieniowych
-przez włączenie w obwód wirnika odpowiednio dużej rezystancji rozruchowej
• W jaki sposób należy połączyć uzwojenie stojana trójfazowego silnika indukcyjnego, aby
mógł on pracować z mocą znamionową po przyłączeniu do sieci o napięciu międzyprzewodowym 380 V, gdy na tabliczce znamionowej tego silnika są podane wartości napięcia:
220/380 V, - Gwiazda
380/660 V, - Trójkąt
W którym z tych przypadków można będzie stosować (przy rozruchu) przełącznik gwiazda-trójkąt?
W przypadku B dla 380/660 V, w przypadku a) silnik pracował by pod zbyt dużym napięciem i po niedługim czasie uległ by uszkodzeniu.
Jaki jest cel stosowania silników indukcyjnych dwuklatkowych i głębokożłobkowych?
Mają one lepsze parametry rozruchowe (zjawisko wypierania prądu) od silników jednoklatkowych. Stosuje się je w silnikach większej mocy.
Na czym polega zjawisko „wypierania prądu", występujące w czasie rozruchu silników indukcyjnych dwuklatkowych i głębokożłobkowych?
Dolne warstwy pręta umieszczonego w wirniku są skojarzone ze znacznie większym strumieniem rozproszenia niż warstwy górne, dlatego też maja znacznie większa reaktancję. Przy rozruchu o wartości prądu decyduje przede wszystkim reaktancja i dlatego prąd nie płynie równomiernie przez cały przekrój przekrój pręta. Przy prędkości bliskiej prędkości synchronicznej zjawisko wypierania prądu praktycznie nie występuje.
W jaki sposób można regulować prędkość silników indukcyjnych klatkowych?
poprzez zmianę liczby par biegunów p (skokowe zmiany prędkości
poprzez zmianę napięcia stojana (zasilającego)
zasilanie stojana stojana napięciem o zmiennej asymetrii
• W jakim zakresie można regulować prędkość trójfazowego silnika indukcyjnego poprzez wprowadzanie zmian wartości skutecznej napięcia zasilającego?
Regulacja prędkości w ten sposób może się odbywać w zakresie zmian poślizgu od sn do sm.
• W jakim zakresie można regulować prędkość trójfazowego silnika pierścieniowego poprzez wprowadzanie zmian wartości rezystancji, dołączonych szeregowo do uzwojeń fazowych wirnika?
Jest to bardzo szeroki zakres: od prędkości równej zeru, aż do punktu na charakterystyce naturalnej.
Jak, ogólnie, można podzielić straty mocy, które powstają w maszynie indukcyjnej trójfazowej?
Na straty mechaniczne, straty w żelazie, straty w uzwojeniu stojana i uzwojeniu wirnika.
Jak zmieniają się poszczególne składniki strat mocy w czasie rozruchu trójfazowego silnika indukcyjnego?
Podczas rozruchu silnik ma większe straty mocy, powodujące wydzielanie się ciepła, powstają one gdyż silnik podczas rozruchu pobiera znacznie większy prąd z sieci.
Jak zmieniają się poszczególne składniki strat mocy przy obciążaniu trójfazowego silnika indukcyjnego?
Na biegu jałowym silnik wykazuje straty mocy w rdzeniu (gł. stojanie) i straty mechaniczne, wraz ze wzrostem obciążenia rosną straty w uzwojeniach i straty wirnika. Maksimum sprawności zachodzi, gdy straty obciążeniowe są równe stratom jałowym
W jaki sposób dokonuje się zmiany kierunku wirowania wału trójfazowego silnika indukcyjnego?
Przez przełączenie dwóch faz, wtedy zmienia się kierunek wirowania pola
• Jak należy zasilać uzwojenie stojana trójfazowego silnika indukcyjnego przy hamowaniu:
Dynamicznym - odłączyć spod napięcia i zasilić z sieci prądu stałego.
przeciwprądem, - przełączenie dwóch faz, wtedy zmienia się kierunek wirowania pola
prądnicowym - bez zmian, jak podczas normalnej pracy