Wstęp teoretyczny:
Maszyna asynchroniczna jest maszyną prądu przemiennego, której wirnik, by wytworzyć moment elektromagnetyczny, musi się obracać z inną prędkością niż pole wytworzone przez prądy stojana. Podstawowymi cżeściami maszyny asynchronicznej są stojan i wirnik. Podstawowymi maszynami asynchronicznymi są silnik asynchroniczny piersieniowy oraz klatkowy.
W wirniku silnika asynchronicznego klatkowego uzwojenie wykonane jest najczęsciej w postaci odlewu z aluminium. Żłobki spakietowanego rdzenia wirnika zalewa się aluminium, które tworzy również elementy wentylatora oraz pierścienie zawierające pojedyncze pręty klatki. Klatkę wirnika można było tak zaprezentować powytrawienu za pomocą kwasu rdzenia wykonanego z blach prądnicowych izolowanych od siebie.
Silnik trójfazowy asynchroniczny indukcyjny klatkowy należy do najprostszych i najtańszych silników. Zalety te powodują, że jest on często stosowany do napędów maszyn i urządzeń. Ich zastosowanie poszerzyło się wraz z rozpowszechnieniem przekształtników energoelektronicznych. Moce budowanych silników asynchronicznych obejmują zakres od kilku kilowatów do kilku megawatów. Do zasilania silników stosuje się napięcie od 100 do 6000V.
Podstawą działania silnika indukcyjnego jest wirujące pole magnetyczne. Pole takie otrzymujemy zasilając uzwojenie stojana symetrycznym napięciem trójfazowym. Pole to wiruje z prędkością obrotową równą:
lub kątową
gdzie:
f1 – częstotliwość sieci zasilającej;
pb – liczba par biegunów (stała konstrukcyjna).
Pole wirujące przecinając pręty wirnika indukuje w nich siłę elektromotoryczną. Wyidukowane napięcie powoduje przepływ prądów w zamkniętym obwodzie klatki. Wzajemne oddziaływanie strumienia wirującego i prądów wirnika powoduje powstanie momentu elektromagnetycznego.
Warunkiem powstania momentu elektromagnetycznego jest, aby prędkość obrotowa wirnika była mniejsza od prędkości pola wirującego. Względną różnicę prędkości pola wirującego i prędkości obrotowej wirnika nazywamy poślizgiem s i określamy go wzorem:
gdzie: n - prędkość obrotowa silnika (wirnika).
Schemat pomiarowy:
Opracowanie wyników:
lp. | f [Hz] | U [V] | n [obr/min] | Ip [A] | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 15 | 140 | 450 | 0 | |||
2 | 15 | 138 | 450 | 3,6 | |||
3 | 15 | 137 | 445 | 4,2 | |||
4 | 15 | 135 | 440 | 4,6 | |||
5 | 15 | 132 | 435 | 8,6 | |||
6 | 15 | 131 | 416 | 11 | |||
7 | 15 | 131 | 405 | 14 | |||
8 | 25 | 213 | 730 | 0 | |||
9 | 25 | 210 | 730 | 1 | |||
10 | 25 | 208 | 720 | 4,6 | |||
11 | 25 | 207 | 710 | 8,4 | |||
12 | 25 | 206 | 700 | 12,6 | |||
13 | 25 | 205 | 700 | 13,2 | |||
14 | 25 | 204 | 690 | 14,6 | |||
15 | 40 | 313 | 1165 | 0 | |||
16 | 40 | 310 | 1158 | 2,4 | |||
17 | 40 | 308 | 1150 | 4 | |||
18 | 40 | 306 | 1144 | 6 | |||
19 | 40 | 305 | 1140 | 8,2 | |||
20 | 40 | 303 | 1130 | 11,4 | |||
21 | 40 | 301 | 1124 | 13,8 | |||
22 | 50 | 380 | 1480 | 0 | |||
23 | 50 | 378 | 1475 | 2 | |||
24 | 50 | 377 | 1473 | 5 | |||
25 | 50 | 375 | 1460 | 6,8 | |||
26 | 50 | 374 | 1450 | 11,8 | |||
27 | 50 | 373 | 1445 | 12,4 | |||
28 | 50 | 371 | 1440 | 14,4 | |||
tabela4,3 Wyniki pomiarów charakterystyki mechanicznej silnika klatkowego | |||||||
lp. | f [Hz] | w [1/s] | M [Nm] | C [Vs] | |||
1 | 15 | 47,10 | 0,00 | 1,63 | |||
2 | 15 | 47,10 | 5,87 | ||||
3 | 15 | 46,58 | 6,85 | ||||
4 | 15 | 46,05 | 7,50 | ||||
5 | 15 | 45,53 | 14,02 | ||||
6 | 15 | 43,54 | 17,93 | ||||
7 | 15 | 42,39 | 22,82 | ||||
8 | 25 | 76,41 | 0,00 | ||||
9 | 25 | 76,41 | 1,63 | ||||
10 | 25 | 75,36 | 7,50 | ||||
11 | 25 | 74,31 | 13,69 | ||||
12 | 25 | 73,27 | 20,54 | ||||
13 | 25 | 73,27 | 21,52 | ||||
14 | 25 | 72,22 | 23,80 | ||||
15 | 40 | 121,94 | 0,00 | ||||
16 | 40 | 121,20 | 3,91 | ||||
17 | 40 | 120,37 | 6,52 | ||||
18 | 40 | 119,74 | 9,78 | ||||
19 | 40 | 119,32 | 13,37 | ||||
20 | 40 | 118,27 | 18,58 | ||||
21 | 40 | 117,65 | 22,49 | ||||
22 | 50 | 154,91 | 0,00 | ||||
23 | 50 | 154,38 | 3,26 | ||||
24 | 50 | 154,17 | 8,15 | ||||
25 | 50 | 152,81 | 11,08 | ||||
26 | 50 | 151,77 | 19,23 | ||||
27 | 50 | 151,24 | 20,21 | ||||
28 | 50 | 150,72 | 23,47 | ||||
Tabela 4,6:Charakterystyka mechaniczna silnika klatkowego sterowanego częstotliwościowo |
Parametry silnika oraz prądnicy:
Silnik Prądnica
Pn=5,5 kW Pn=4,5 kW Ifu=0,54 A
In=12,2/7,05 A Ian= 19,6 A Re= 0,9 ᾨ
Un=380/660 V Uan= 230 V
n=1440 obr/min n= 1450 obr/min
Wskazanie oscyloskopu:
Przykładowe obliczenia: