POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Laboratorium Maszyn Elektrycznych. Ćwiczenie nr 5 Temat: Badanie 3-fazowego silnika indukcyjnego pierścieniowego – cześć II.
Rok akademicki: 2007/2008 Wydział Elektryczny Studia dzienne inżynierskie Nr grupy: E4
Uwagi:

1. Układ pomiarowy, parametry silnika – tabliczka znamionowa:

3,3kW	380V~/∆
9,5A	940obr/min
25A	95V
0,654cosφ

1. Wyznaczenie parametrów schematu zastępczego:

• Pomiar rezystancji uzwojeń prądem stałym R_1st, R_2st:

Pomiar rezystancji stojana:

I = 1,42A; U = 4,2V czyli R_1st = 2,9Ω;

Do tego pomiaru zastosowaliśmy układ o poprawnie mierzonym napięciu aby wyeliminować wpływ mierników na prawidłowość pomiaru.

Pomiar rezystancji wirnika:

I = 0,42A; U = 0,07V czyli R_2st = $\frac{0,16}{2} = 0,08$Ω;

Do tego pomiaru zastosowaliśmy układ o poprawnie mierzonym prądzie, ponadto wynik należało podzielić przez 2 ponieważ uzwojenie wirnika połączone jest w gwiazdę i gdy dokonywaliśmy pomiaru to tak naprawdę wyznaczaliśmy rezystancje dwóch uzwojeń.

• Próba zwarcia pomiarowego – wyznaczenie Z_z, R_z, X_z, R₂’, X_r1, X_r2’:

P_z = P_α + P_β = 1400 – 360 = 1040W;

V = 180V (napięcie międzyfazowe);

I = 9,5A;

M = 0,65kpm = 6,5Nm

Ω;

cosϕ_z = ;

R_z = Z_z^. cosϕ_z = 32,82 ∙ 0,35 = 11,49Ω ;

sinϕ_z = 0,94

X_z = Z_z^. sinϕ_z = 32,82 ∙ 0,94 = 30,85Ω;

Ω;

Ω

Tabela podsumowująca:

P1	I	cosϕ	Z	Xz	Rz	Xr1=Xr2	R2
[W]	[A]	[-]	[Ω]	[Ω]	[Ω]	[Ω]	[Ω]
1040	9,5	0,35	32,82	30,85	11,49	15,43	3,96

• Próba idealnego biegu jałowego – wyznaczenie X_µ, R_Fe:

Próba idealnego biegu jałowego różni się od „normalnej” próby biegu jałowego faktem że badany silnik „dopędzamy” do prędkości bardzo bliskiej prędkości znamionowej dzięki temu eliminujemy np. wpływ łożysk czy bezwładność wirnika i wału na prace silnika.

_;

;

U10	Pα	Pβ	P	I10	cosϕ	sinϕ	Xµ	RFe
[V]	[W]	[W]	[W]	[A]	[-]	[-]	[Ω]	[Ω]
400	-1120	1320	200	6,1	0,047324	0,99888	115,45	2075,43
350	-600	800	200	4,3	0,076724	0,997052	99,46	820,31
300	-360	320	-40	3,2	-0,02406	0,999711	87,87	976,31
250	-240	340	100	2,5	0,092376	0,995724	68,38	637,43
200	-140	200	60	1,9	0,091161	0,995836	53,03	702,79
150	-60	100	40	1,3	0,118431	0,992962	36,77	480,74
100	-20	50	30	0,9	0,19245	0,981307	18,79	176,01

• Wyznaczenie przekładni napięciowej:

U1	U2
[V]	[V]	[-]
150	30	8,660254
186	38	8,477933
230	48	8,29941
	śr
	8,479199
	przybliżone
	8

1. Wyznaczenie charakterystyk momentu elektromagnetycznego T = f(n) dla różnych stanów pracy:

n	M
[obr./min.]	[kpm]
1303	-1
1253	-0,99
1207	-0,95
1146	-0,8
1106	-0,6
1066	-0,35
1015	-0,06
1002	-0,03
953	0
908	0,07
867	0,3
811	0,43
749	0,63
706	0,55
680	0,55
622	0,54
577	0,5
538	0,48
495	0,45
456	0,44
391	0,42
353	0,39
295	0,37
237	0,35
181	0,34
122	0,3
95	0,3
43	0,3
-39	0,3
-73	0,4
-125	0,42
-168	0,41
-230	0,41
-276	0,41
-325	0,41
-360	0,41
-400	0,41
-430	0,41
-459	0,41
-486	0,41

Po dołączeniu dodatkowej rezystancji do uzwojenia wirnika otrzymaliśmy:

n	M
[obr./min.]	[kpm]
1200	-0,37
1157	-0,3
1107	-0,2
1041	-0,1
997	-0,02
985	0
927	0,02
878	0,1
825	0,17
771	0,25
730	0,3
661	0,36
595	0,4
554	0,45
502	0,48
442	0,5
388	0,52
330	0,54
269	0,55
210	0,56
151	0,56
100	0,57
46	0,57
-57	0,68
-102	0,7
-138	0,7
-186	0,7
-230	0,7
-280	0,7
-335	0,7
-373	0,7
-410	0,7

Zestawienie powyższych wykresów:

1. Dodatkowa część wykonywana indywidualnie w ramach sprawozdania:

1. Wnioski:

Celem ćwiczenia było zbadanie silnika pierścieniowego jak również wyznaczenie parametrów schematu zastępczego. Z próby biegu jałowego wyznaczyliśmy elementy gałęzi poprzecznej schematu zastępczego oraz cosϕ₀. Z próby zwarcia wyznaczyliśmy parametry gałęzi podłużnej schematu zastępczego. Przy idealnym biegu jałowym straty mechaniczne można pominąć ze względu na ich małą wartość. Podczas próby zwarcia zauważaliśmy że prąd wirnika ma wartość znacznie większą od prądu znamionowego ze względu na małą wartość R₂ w stosunku do R₂/s. Dzięki dodatkowemu silnikowi zamontowanemu na hamowni mogliśmy zadawać stan pracy badanej maszyny, co z kolei umożliwiło obserwację kierunku przepływu energii w układzie badana maszyna – sieć. Dokonane pomiary pozwalały nam wyznaczyć charakterystykę momentu T w funkcji prędkości obrotowej n (T=f(n)) dla różnych stanów pracy. Bezpośredni pomiar momentu nie pozwolił na ustalenie jego znaku, co udało się ustalić w oparciu o wskazania watomierzy. Hamowanie silnikiem indukcyjnym odbywa się dla s < 0 oraz dla n > 0. Praca silnikowa odbywa się dla 0 < s < 1 oraz dla 0 < n < n₀. W zakresie prędkości n > n₀ oraz poślizgu s > 1 następuje praca prądnicowa. Silnik zaczyna oddawać energię do sieci, czyli jest napędzany przez zewnętrzną maszynę. Z wykresu widać, że w tych warunkach maszyna indukcyjna osiąga znaczny moment. Po włączeniu dodatkowej rezystancji w obwód wirnika widzimy wyraźną zmianę charakterystyki: przesunięcie momentu maksymalnego niższym obrotom oraz ograniczenie prądu oraz spowoduje wystąpienie znacznie większego momentu, chociaż dla prędkości synchronicznej i tak moment będzie równy zeru. Czyli zmiana rezystancji Rd w obwodzie wirnika powoduje przy U= const. zmianę przebiegu charakterystyki mechanicznej. Włączenie rezystancji powoduje w czasie rozruchu zmniejszenie prądu i zwiększenie momentu, natomiast podczas pracy silnika umożliwia regulację prędkości kątowej.