Program ćwiczenia.

1. Zapoznanie się z budową i tabliczką znamionową silnika.

2. Rozruch silnika.

3. Pomiary przy biegu jałowym silnika: P₀, I₀, cosφ₀=f(U₁), ΔP_M+ΔP_Fe=f(U₁²)

4. Pomiary w stanie obciążenia: P₁, n, I₁, cosφ₁, n, η=f(P₂), M, I₁=f(n).

1. Zapoznanie się z budową i tabliczką znamionową silnika.

Dane znamionowe silnika pierwszego (do pomiarów):

• 3~230V Δ/400λ 50 Hz

• Prąd znamionowy: I_N =8.8/5.1 A

• Współczynnik mocy: cosφ =0,81

• Prędkość znamionowa: n_N=1400 obr/min

• Moc: 2,2 kW

Dane znamionowe silnika drugiego (do rozruchu):

• Napięcie znamionowe: U_N =220 V 

• Prędkość znamionowa: n_N=1450 obr/min

• Moc: 3,7 kW

• 50 Hz

• Prąd znamionowy: I_N =0,58 A

3. Pomiary przy biegu jałowym silnika: P₀, I₀, cosφ₀=f(U₁), ΔP_M+ΔP_Fe=f(U₁²) R₁=4,4Ω

U13 [V]	U23 [V]	I1 [A]	I2 [A]	I3 [A]	P0 [kW]	cosφ	Iśr [A]
420	406	4,02	4,07	4,15	0,454	0,159	4,080
388	390	3,27	3,45	3,43	0,375	0,171	3,383
358	360	2,5	2,62	2,62	0,306	0,19	2,580
325	326	1,98	2,9	2,9	0,26	0,221	2,593
285	287	1,62	1,7	1,7	0,228	0,28	1,673
259	261	1,42	1,52	1,49	0,211	0,32	1,477
222	223	1,21	1,29	1,26	0,193	0,423	1,253
189	190	1,05	1,15	1,09	0,182	0,479	1,097
160	162	0,96	1,05	1,01	0,172	0,612	1,007
132	133	0,96	1	0,97	0,166	0,66	0,977
100	100	1,07	1,1	1,08	0,161	0,81	1,083

Wykonane obliczenia zestawiam w tabeli:

Pcu₁=3∗R₁∗(I₀)² gdzie: R₁ wynosi R₁=4.4 Ω

P0 [kW]	Pm+ΔPFe[W]	U1^2 [V]
0,454	219,732	176400
0,375	151,100	150544
0,306	87,864	128164
0,26	88,775	105625
0,228	36,961	81225
0,211	28,783	67081
0,193	20,735	49284
0,182	15,875	35721
0,172	13,377	25600
0,166	12,591	17424
0,161	15,492	10000

4.Pomiary w stanie obciążenia silnika: P₁,I₁,cosφ₁,n,η=f(P₂) M,I₁=f(n):

U13 [V]	I1 [A]	I2 [A]	I3 [A]	P [kW]	cosφ	n [rpm]	M [Nm]
379	5,5	5,74	5,74	3,14	0,81	1412	16
397	4,95	5,15	5,17	2,67	0,747	1428	14
398	4,54	4,75	4,74	2,28	0,665	1440	12
398	4,2	4,3	4,3	1,9	0,634	1451	10
398	3,96	4,12	4,1	1,64	0,551	1460	8
399	3,8	3,9	3,9	1,29	0,468	1470	6
398	3,6	3,8	3,9	0,97	0,244	1479	4
394	3,6	3,7	3,9	0,78	0,244	1484	3
399	3,6	3,7	3,8	0,64	0,244	1488	2
398	3,6	3,8	3,8	0,49	0,244	1492	1

Wzory i wartości stałe potrzebne do obliczeń:

P₂=P₁ - ΔP

ΔP =ΔP_Cu1+ΔP_Fe1+ΔP_Cu2+ΔP_m+ΔP_d

gdzie :

ΔP_{Fe1 -}suma strat w rdzeniu magnetycznym

ΔP_m -suma strat mechanicznych

ΔP_Cu2=P_Ψ*s

P_Ψ=P₁-ΔP_Cu1-ΔP_Fe1

P [W]	∆PCuI1[W]	PΨ [W]	∆PCu2 [W]	Pd [W]	∆P [W]	P2 [W]	η	∆PFe [W]
3140	422,870	2640,810	154,928	4,551	818,668	2321,332	0,739	2717,130
2670	341,987	2251,693	108,081	3,680	690,068	1979,932	0,742	2328,013
2280	288,700	1914,980	76,599	3,107	604,726	1675,274	0,735	1991,300
1900	240,299	1583,381	51,724	2,586	530,928	1369,072	0,721	1659,701
1640	217,584	1346,096	35,896	2,341	492,141	1147,859	0,700	1422,416
1290	197,355	1016,325	20,327	2,124	456,125	833,875	0,646	1092,645
970	187,279	706,401	9,890	2,015	435,504	534,496	0,551	782,721
780	183,979	519,701	5,543	1,980	427,822	352,178	0,452	596,021
640	180,708	382,972	3,064	1,945	422,036	217,964	0,341	459,292
490	183,979	229,701	1,225	1,980	423,504	66,496	0,136	306,021

5. Pomiary w stanie obciążenia silnika: M,I₁=f(n) przy U/f=const.:

M [Nm]	n [rpm]	I1 [A]
1	1492	4,8
2	1488	4,6
5	1475	4,4
7	1466	4,3
10	1452	4,8
12	1439	5
13,5	1432	5,2
14,5	1425	5,4
16	1417	5,6

6. Pomiary charakterystyk regulacyjnych: n=f(f₁) dla U/f=const oraz M=const

Tabela pomiarowa dla M=11 Nm

M [Nm]	f [Hz]	U [V]	n [rpm]
11	50	380	1445
11	48	366	1402
11	46	351	1316
11	44	336	1252
11	42	319	1191
11	40	304	1131
11	38	289	1078

Tabela pomiarowa dla M=12 Nm

M [Nm]	f [Hz]	U [V]	n [rpm]
12	50	380	1441
12	46	351	1305
12	42	319	1183
12	38	289	1060

Wnioski:

Tematem laboratorium było zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz charakterystykami silnika indukcyjnego klatkowego. Z pomiarów podczas biegu jałowego silnika byliśmy w stanie zaobserwować na wykonanych wykresach jak zmienia się cosϕ,P₀,I₀ silnika w funkcji napięcia zasilającego. Na wykresach można zauważyć że wraz ze wzrostem napięcia U₁₃ wartość I_śr oraz P₀ wzrasta a wartość cosφ maleje.

Charakterystyki silnika indukcyjnego klatkowego w stanie obciążenia pokazują nam jego bardzo dobre własności ruchowe. Prędkość obrotowa w niewielkim stopniu zależy od obciążenia i jest prawie stała w szerokim zakresie zmian obciążenia. Sprawność silnika osiąga maksymalną wartość w pobliżu mocy znamionowej. Dalsze zwiększanie obciążenia (powyżej mocy znamionowej) nie powoduje wzrostu sprawności gdyż jednocześnie rosną straty w uzwojeniach i rdzeniu silnika. Dłuższe przebywanie w takim stanie może spowodować uszkodzenie termiczne lub mechaniczne silnika.

Charakterystyka P_m+ΔP_Fe1= f(U₁₃²) pokazuje że wraz ze wzrostem napięcia między fazowego, straty w silniku wzrastają liniowo.

W stanie obciążenia charakterystyki wskazują na zmniejszanie się ilości obrotów wraz ze wzrostem mocy oddawanej przez silnik, wykładniczym wzrostem prądu wraz ze zwiększaniem się ilości obrotów oraz wzrostem sprawności względem mocy oddawanej.

Wykres P1 = f(P2) przedstawia liniowy wzrost mocy P1 względem mocy P2. Wartość momętu mechanicznego gwałtownie się zmniejsza wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Wykres zależności cosø = f(P2) przedstawia wzrost kąta ø wraz ze wzrostem mocy oddawanej.

W stanie obciążenia przy założeniu U/f=const, prąd i momęt zmniejszają się liniowo wraz ze wzrostem ilości obrotów.

Charakterystyki regulacyjne ukazują wzrost liniowy obrostów względem wzrostu częstotliwości przy założeniu U/f=const różnica przy M=12 Nm i M=11 Nm jest niewielka ale wskazuje że tym mniejsze obciążenie silnika tym większa ilość obrotów przy większej częstotliwości.