1. Przebieg ćwiczenia.

Warunkiem wytworzenia momentu rozruchowego w maszynie indukcyjnej jest istnienie pola magnetycznego wirującego. W tym celu w silniku jednofazowym umieszcza się dwa uzwojenia o osiach przesuniętych w przestrzeni, zwykle o 90° elektrycznych, przy czym pomiędzy prądami przepływającymi przez te uzwojenia musi istnieć przesunięcie fazowe.

W silniku indukcyjnym jednofazowym jedno z uzwojeń nazwane jest głównym lub roboczym – zaciski oznaczone U1 i U2. Uzwojenie główne jest zasilane przez cały czas pracy silnika. Drugie z uzwojeń może być również zasilane przez cały czas i wówczas nazywane jest uzwojeniem pomocniczym pracy – Z1 i Z2. To drugie uzwojenie może być też załączone tylko w chwili rozruchu i wtedy nazywa się uzwojeniem pomocniczym rozruchowym – R1 i R2.

Ponieważ oba uzwojenia silnika indukcyjnego jednofazowego zasilane są z tej samej sieci jednofazowej, dla osiągnięcia przesunięcia fazowego między prądami o obwód uzwojenia pomocniczego włącza się impedancję dodatkową.

Po dokonaniu rozruchu uzwojenie rozruchowe, przystosowane do pracy krótkotrwałej, zostaje samoczynnie odłączone przez:

- wyłącznik odśrodkowy po osiągnięciu przez silnik około 80% prędkości znamionowej lub

- wyłącznik elektromagnetyczny, jeśli w wyniku wzrostu prędkości obrotowej zmaleje prąd przepływający przez uzwojenie główne.

Zmianę kierunku wirowania silnika uzyskuje się przez zmianę kierunku przepływu prądu w jednym z uzwojeń.

Dane znamionowe silnika:

częstotliwość: 50 Hz;

prąd: I=10 [A];

napięcie: U=220~ [V];

prędkość wirowania: n=1440 obr/min;

moc: P=1,1 kW;

R_G=1,4 [Ω];

R_R=6,5 [Ω];

2. Przebieg ćwiczenia.

Schemat połączeń:

2.1. Próba stanu jałowego.

Tabela 1.

Następnym punktem było sprawdzenie jak silnik zachowuje się przy obniżonym napięciu zasilania. Wyniki obserwacji zestawione są w poniższych tabelach:

Tabela 2. U₁=220V

Tabela 3. U₁=180V

Ponieważ dla każdego przypadku zasilania należało obliczyć moment, użyliśmy wzoru: $T_{w}^{*} = T_{N}\left( \frac{U^{*}}{U_{N}} \right)^{2}$

$${T_{N} = 9,55 \bullet \frac{P}{n} = 9,55 \bullet \frac{1100}{1440} = 7,3}{T_{w}^{*} = T_{N}\left( \frac{U^{*}}{U_{N}} \right)^{2} = 7,3 \bullet \left( \frac{180}{220} \right)^{2} = 4,88 \approx 5\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack}$$

2.2. Próba zwarcia.

W tej próbie należy unieruchomić silnik.

Prąd obliczamy ze wzoru: $I = \sqrt{\left( I_{R} \right)^{2} + \left( I_{G} \right)^{2}}$.

Dla punktu 4

$$I = \sqrt{\left( I_{R} \right)^{2} + \left( I_{G} \right)^{2}} \rightarrow 6 = \sqrt{\left( 2,1 \right)^{2} + \left( 3,5 \right)^{2}} \rightarrow 4 \approx 4,08$$

Dla punktu 1

$$I = \sqrt{\left( I_{R} \right)^{2} + \left( I_{G} \right)^{2}} \rightarrow 6 = \sqrt{\left( 4,8 \right)^{2} + \left( 9,6 \right)^{2}} \rightarrow 10 \approx 10,73$$

Powyższe obliczenia wskazują na poprawność metody oraz niedokładność pomiaru co skutkuje rozbieżnością w wynikach.

3. Opracowanie wyników pomiarów.

Wykres 1. Zależność P, I, cosϕ = f(U)

Wykres 2. Zależność T, P_el, I, cosϕ, n = f(P_mech) dla U=220 V

Wykres 3. Zależność T, P_el, I, cosϕ, n = f(P_mech) dla U=180 V

4. Wnioski

Podczas ćwiczenia zapoznaliśmy się z silnikiem indukcyjnym jednofazowym. Po spisaniu jego wartości znamionowych i zmierzeniu rezystancji uzwojeń przystąpiliśmy do wykonywania ćwiczenia. W pierwszej kolejności wykonaliśmy rozruch by zapoznać się z jego właściwościami. Następnym punktem było zbadanie silnika w stanie jałowym. Wyniki pomiarów zawarte są w Tabeli 1. Później obciążaliśmy silnik momentem. Wyniki znajdują się w tabelach 2, 3. Dodatkowo każda tabela jest reprezentowana przez inne napięcia zasilające silnik. Tabela 2 to napięcie znamionowe wynoszące 220V. Tabela 2 to napięcie 180V. Wyraźnie widać, że charakterystyki są proporcjonalne do siebie i każda krzywa ma bardzo podobny kształt do swojej odpowiedniczki z innej wartości zasilania. Wszystkie wartości (T, P_el, I, cosϕ, n) są wyznaczone w funkcji mocy mechanicznej P_mech. Wykres 1 to zależność pomiędzy mocą P, prądem I i cosϕ w funkcji napięcia, które było przez nas regulowane.