Imię i nazwisko	Grupa	Kierunek	Wydział	Semestr
Adam Dec	M5	MiBM	WBMiZ	3
Temat: Badanie silnika indukcyjnego trójfazowego zwartego.	Ocena

1.Wiadomości teoretyczne

a) budowa silnika asynchronicznego

Silniki asynchroniczne są najbardziej rozpowszechnionymi maszynami elektrycznymi, zarówno z uwagi na ich taniość, jak i prostotę budowy i obsługi oraz łatwość konserwacji. Silnik asynchroniczny składa się z dwóch podstawowych części: nieruchomego stojana i obracającego się wirnika. Zarówno stojan jak i wirnik mają obwody magnetyczne stalowe wykonane z cienkich odizolowanych blach elektrotechnicznych; ma to na celu zmniejszenie strat od prądów wirowych. Na wewnętrznej powierzchni stojana wycięte są żłobki, w których umieszczone jest uzwojenie trójfazowe. Uzwojenie stojana w zależności od napięcia sieci zasilającej oraz znamionowego napięcia silnika może być łączone w gwiazdę lub trójkąt.

W przypadku, gdy napięcie fazowe stojana jest równe napięciu międzyprzewodowemu sieci zasilającej, wówczas silnik powinien być połączony w , natomiast silnik łączymy w gdy napięcie międzyprzewodowe sieci jest razy większe niż napięcie fazowe silnika. W zależności od rodzaju uzwojenia wirnika rozróżnia się silniki asynchroniczne zwarte (klatkowe) i pierścieniowe.

b) sposoby rozruchu silnika asynchronicznego zwartego

- rozruch bezpośredni

Bezpośrednie przyłączenie do sieci silnika asynchronicznego zwartego związane jest z przepływem znacznego prądu rozruchowego o wartości I_R=(4...8)I_zn. Z tego względu stosowanie rozruchu bezpośredniego w sieci miejskiej niskiego napięcia, przepisy ograniczają do silników o mocy do kilku kilowatów (najczęściej 5kW).

- rozruch za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt

Przełącznik gwiazda-trójkąt stosowany jest w celu zmniejszenia prądu pobieranego z sieci w chwili rozruchu, przez zmniejszenie napięcia na zaciskach uzwojenia stojana. W pierwszej chwili uruchamiania, uzwojenie stojana połączone jest w gwiazdę, następnie przełączamy je w trójkąt. Jeżeli silnik zasilany jest napięciem, międzyprzewodowym U, to przy połączeniu w gwiazdę, napięcie fazowe wynosi ,

a przy połączeniu w trójkąt .

- rozruch za pomocą autotransformatora

Ten sposób rozruchu stosuje się do silników o dużej mocy. Zadaniem autotransformatora jest zmniejszanie napięcia doprowadzanego do silnika do wartości (0,5...0,7)U_zn. Obniżone napięcie U₂ przyłożone do silnika będzie wynosiło:

gdzie: U₁ - napięcie sieci, ϑ - przekładnia autotransformatora.

c) zalety i wady silników indukcyjnych

Zalety:

- prosta konstrukcja (przede wszystkim w odniesieniu do silników z wirnikiem klatkowym),

- duża niezawodność,

- niskie koszty produkcji i eksploatacji,

- niewielka zmienność prędkości przy dużych zmianach obciążenia,

- duża przeciążalność,

- prosty i łatwy do automatyzacji rozruch (przede wszystkim w odniesieniu do silników z wirnikiem klatkowym).

Wady:

- duży prąd rozruchowy (przede wszystkim w odniesieniu do silników z wirnikiem klatkowym),

- mały współczynnik mocy i mała sprawność przy małym obciążeniu,

- duży wpływ wahań napięcia na moment elektromagnetyczny silnika,

- trudna regulacja prędkości obrotowej.

2.Schemat układu pomiarowego do badania silnika indukcyjnego trójfazowego

3.Wyniki pomiarów i obliczenia

3.1 Wyniki badań silnika w stanie zwarcia pomiarowego

1. Bezpośredni rozruch na trójkąt

2. Bezpośredni rozruch na gwiazdę

3. Bezpośredni rozruch na trójkąt

4. Bezpośredni rozruch z autotransformatora na gwiazdę

5. Bezpośredni rozruch z autotransformatora na trójkąt

Wyniki i obliczenia badań silnika w stanie zwarcia pomiarowego

Lp.	UUV [V]	UVW [V]	UWU [V]	IU [A]	IV [A]	IW [A]	+/- Pα [W]	+/- Pβ [W]	n [l/min]	Uzw [V]	Izw [A]	Pzw [W]	cosϕz -
1	400	400	400	3,6	2,8	3,4	300	-140	1490	400	3,26	160	0,070841
2	396	396	396	1,3	1,55	1,7	90	-20	1490	400	1,51	70	0,067587
3	396	396	396	1,5	1,2	1,6	300	-140	1497	396	1,43	160	0,163128
4	400	400	400	0,9	0,85	0,9	90	-20	1490	400	0,88	70	0,114814
5	400	400	400	1,8	1,8	1,75	315	-160	1497	400	1,78	155	0,125687

Przykładowe obliczenia:

U_zw =$\ \frac{U_{\text{UV}\ } + \ U_{\text{VW}\text{\ \ }} + \ U_{\text{WU}\text{\ \ }}}{3}$ = $\frac{400\ + 400 + 400}{3}$ = 400 [V]

I_zw =$\ \frac{I_{U\ } + \ I_{V\text{\ \ }} + \ I_{W\text{\ \ }}}{3}$ = $\frac{3,6 + 2,8 + 3,4}{3}$ = 3,26 [A]

P_zw = P_α+/- P_β = 300+(-140)=160 [W]

cosϕ_z = $\frac{P_{\text{zw}}}{\sqrt{3}\text{IzwUzw}}\ $= $\frac{160}{\sqrt{3}*3,26*400}$ = 0,070841

Wyniki badań silnika w stanie obciążenia (prądnicą)

dla połączenia w gwiazdę

Lp.	UUV [V]	UVW [V]	UWU [V]	IU [A]	IV [A]	IW [A]	+/- Pα [W]	+/- Pβ [W]	n l/min	U [V]	I [A]
1	400	400	400	0,62	0,6	0,6	240	100	1469	47	3,8
2	400	400	400	0,52	0,5	0,52	210	80	1474	50	3,1
3	400	400	400	0,4	0,38	0,4	165	50	1449	57	1,9
4	400	400	400	0,34	0,34	0,36	150	40	1459	58	1,5
5	400	400	400	0,28	0,26	0,28	105	20	1479	63	0,5

dla połączenia w trójkąt

Lp.	UUV [V]	UVW [V]	UWU [V]	IU [A]	IV [A]	IW [A]	+/- Pα [W]	+/- Pβ [W]	n l/min	UG [V]	IG [A]
1	400	400	400	1,25	1,25	1,25	420	-30	1489	47	3,8
2	400	400	400	1,2	1,15	1,2	405	-60	1478	51	2,9
3	400	400	400	1,15	1,1	1,15	360	-80	1484	56	1,9
4	400	400	400	1,2	1,15	1,2	360	-100	1487	58	1,5
5	400	400	400	1,2	1,15	1,2	330	-140	1492	63	0,5

Obliczenia dla połączenia w gwiazdę i trójkąt

Lp.	U	I	P	cosφ	UG	IG	Pm	η	Połączenie silnika
	[V]	[A]	[W]	-	[V]	[A]	[W]	-
1	400	0,61	340	0,8	47	3,8	357,2	1,05	w gwiazdę
2	400	0,51	290	0,82	50	3,1	310	1,07
3	400	0,39	215	0,8	57	1,9	216,6	1,01
4	400	0,35	190	0,78	58	1,5	174	0,92
5	400	0,27	125	0,67	63	0,5	63	0,5
1	400	1,25	390	0,45	47	3,8	357,2	0,92	w trójkąt
2	400	1,18	345	0,42	51	2,9	295,8	0,86
3	400	1,13	280	0,36	56	1,9	212,8	0,76
4	400	1,18	260	0,32	58	1,5	174	0,67
5	400	1,18	190	0,23	63	0,5	63	0,33

Przykładowe obliczenia:

U =$\ \frac{U_{\text{UV}\ } + \ U_{\text{VW}\text{\ \ }} + \ U_{\text{WU}\text{\ \ }}}{3}$ = $\frac{400\ + 400 + 400}{3}$ = 400 [V]

I =$\ \frac{I_{U\ } + \ I_{V\text{\ \ }} + \ I_{W\text{\ \ }}}{3}$ = $\frac{0,62 + 0,6 + 0,6}{3}$ = 0,61 [A]

P = P_α+/- P_β = 240+100 =340 [W]

cosϕ_z = $\frac{P}{\sqrt{3}\text{UI}}\ $= $\frac{340}{\sqrt{3}*400*0,61}$ = 0,8045

R_tG = $\frac{U_{g}}{I_{g}}$ = $\frac{47}{3,8}$ = 12,37 [Ω]

P_m = U_GI_G + I_G²R_tG = 47*3,8+(3,8)²*12,37 = 357,2 [W]

η = $\frac{P_{m}}{P}$ = $\frac{357,2}{340}$ = 1,05

4. Wykresy

5. Wnioski

W oparciu o przeprowadzone pomiary i obliczenia możemy stwierdzić, że przełącznik gwiazda/trójkąt jest ekonomicznym rozwiązaniem podczas rozruchu silników trójfazowych gdyż, dzięki niemu uzyskuje się trzykrotnie mniejszy prąd rozruchu, a obroty silnika pozostają na podobnym poziomie.

Połączenie silnika w trójkąt powoduje to, że silnik może przenieść większy moment obrotowy przy niewielkim spadku prędkości obrotowej silnika, oraz sprawność silnika wzrasta ze wzrostem obciążenia do wartości ustalonej. Pobór mocy w układzie trójkąt jest większy niż przy takim samym obciążeniu dla połączenia w gwiazdę. Połączenie silnika w trójkąt stosowane jest przy rozruchu mocno obciążonego silnika, natomiast połączenie w gwiazdę stosowane jest podczas normalnej pracy silnika gdyż pobierana jest mniejsza moc przez silnik.