POLITECHNIKA POZNAŃSKA Laboratorium Maszyn Elektrycznych
Temat ćwiczenia: Badanie 3-fazowego silnika indukcyjnego pierścieniowego  -  część II
Rok akad. 2010/2011 Wydział Elektryczny Kierunek Elektrotechnika
Uwagi:

1. Wiadomości teoretyczne

Silnik indukcyjny pierścieniowy jest maszyną prądu przemiennego, w której żłobkach wirnika umieszczone jest uzwojenie o liczbie faz i biegunów takiej samej ja w stojanie. Końcówki połączonego w gwiazdę uzwojenia wirnika przyłączone są do pierścieni ślizgowych wirujących razem z wirnikiem i stąd przez szczotki wyprowadzone do tabliczki zaciskowej. Istnieje zatem możliwość włączenia w obwód wirnika zewnętrznej impedancji.

Prędkość obrotowa pierwszej harmonicznej indukcji pola magnetycznego wirującego, wytworzonego w stojanie wynosi:

$$n_{1} = \frac{60 \bullet f_{1}}{p}$$

gdzie: - f₁ – częstotliwość napięcia zasilającego

- p – liczba par biegunów stojana

Dane znamionowe
3,3
9,5
25
0,654

• Moc znamionowa dla danego silnika wynosi 3,3 kW.

• Napięcie międzyprzewodowe U_m dla połączenia stojana w trójkąt (380 V~/Δ)

• Znamionowy współczynnik mocy cosφ (0,654) rozumiany jako współczynnik mocy silnika od strony uzwojenia stojana.

• Napięcie zmianowe uzwojenia wirnika U_2N (przy rozwartym i zahamowanym wirniku) wynosi 95 V.

• Prąd przewodowy I_1N, płynący w przewodzie łączącym uzwojenie z siecią zasilającą, wynosi 25 A.

• prąd znamionowy uzwojenia wir­nika I_2N wynosi 9,5 A.

• prędkość obrotową znamionową wirnika n_N wynoszącą 940 obr/min.

1. Wyznaczanie parametrów schematu zastępczego

   1. Pomiar rezystancji uzwojeń prądem stałym R_1st, R_2st

Pomiar rezystancji wykonaliśmy metodą techniczną mierząc prąd i napięcie. Układ pomiarowy został zasilony ze źródła napięcia stałego (akumulatora), po to by wyznaczyć tylko rezystancję. Poprzez pomiar metodą techniczną przy poprawnie zmierzonym prądzie dokonuje się wyznaczenia rezystancji o małych wartościach, natomiast poprzez metodę przy poprawnie zmierzonym napięciu dokonuje się wyznaczenia rezystancji o dużych wartościach. Z obliczeń otrzymałem wartości rezystancji.

	Napięcie [V]	Prąd [A]	Rezystancja [Ω]
Wirnik	1,4	6,3	0,22
Wirnik ze szczotkami	2	5,5	0,36
Stojan	5,7	1,9	3

1. Próba zwarcia pomiarowego – wyznaczenie Z_Z,R_Z,X_Z,R₂’,X_r1,X_r2

Podczas tej próby ruch wirnika silnika został wstrzymany.

Uzwarcia [V]	I [A]	P1 [W]	P2 [W]	T [kgm]
180	9,6	-280	1200	0,41

Obliczenia:

ZZ [Ω]	RZ [Ω]	XZ [Ω]	R2’ [Ω]	Xr1[Ω]	Xr2[Ω]
32,48	9,97	31,57	8,57	15,758	15,758

1. Próba idealnego biegu jałowego – wyznaczenie X_μ,R_Fe

U [V]	I [A]	P1 [W]	P2 [W]	T [kgm]
380	4,8	-720	920	0,08

Obliczenia:

Xμ [Ω]	RFe [Ω]
120,24	1916,31

1. Wyznaczenie przekładni napięciowej

Dokonaliśmy pomiaru napięcia stojana oraz wirnika. Z racji połączenia stojana w trójkąt a wirnika w gwiazdę współczynnik k=$\sqrt{\mathbf{3}}$.

U_stojana=160V U_wirnika=34V_­

Przekładnia wynosi

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

   1. Brak dodatkowej rezystancji R=0Ω

L.p.	n [obr/min]	T [kgm]	Uwagi:
1	1415	-1,125	Praca prądnicowa
2	1292	-1,125
3	1201	-0,99
4	1098	-0,56
5	1000	0,05	Praca silnikowa
6	908	0,05
7	800	0,21
8	740	0,45
9	702	0,5
10	600	0,47
11	494	0,42
12	400	0,38
13	300	0,325
14	208	0,3
15	98	0,28
16	24	0,315
17	-107	0,35	Praca hamulcowa
18	-194	0,35
19	-301	0,34
20	-400	0,33

1. Dodatkowa rezystancja R=0,45Ω

L.p.	n [obr/min]	T [kgm]
1	1400	-0,77
2	1305	-0,62
3	1205	-0,44
4	1100	-0,23
5	1000	-0,05
6	905	0
7	807	0,1
8	705	0,24
9	592	0,35
10	500	0,4
11	405	0,45
12	307	0,47
13	198	0,49
14	103	0,5
15	44	0,5
16	22	0,6
17	-99	0,6
18	-196	0,6
19	-300	0,6
20	-371	0,6

1. Wykres wektorowy

P = 2800 [W] i s = 0,1

Obliczenia:

9. (wartość odczytana z wykresu)

12. (wartość odczytana z wykresu)

1. Wnioski

Celem ćwiczenia było badanie 3-fazowego silnika indukcyjnego pierścieniowego.

W pierwszej części ćwiczenia dokonaliśmy pomiaru rezystancji uzwojeń prądem stałym metodą techniczną przy poprawnie zmierzonym prądzie, gdyż pomiar dotyczył małych rezystancji. Pomiary wykonaliśmy dla stojana, wirnika oraz wirnika ze szczotkami.

Następnie poddaliśmy silnik próbie zwarcia pomiarowego w celu wyznaczenia parametrów Z_Z,R_Z,X_Z,R₂’,X_r1,X_r2.

Podczas próby idealnego biegu jałowego wyznaczyliśmy parametry X_μ, R_Fe.

Kolejny naszym zadaniem było wyznaczenie przekładni napięciowej poprzez pomiar napięcia na wirniku oraz stojanie. Dla naszego silnika przekładnia wyniosła 8,15.

Ostatnim etapem ćwiczenia było wykonanie cha-ki T=f(n) bez oraz z dodatkową rezystancją równą 0,45Ω. Jak można odczytać z charakterystyk po dołączeniu dodatkowej rezystancji zwiększa się moment rozruchowy oraz moment tzw. utyku silnika. Podczas pracy hamulcowej wartość momentu praktycznie jest stała.

Można jeszcze było zauważyć ze wskazań watomierzy podczas pracy silnika, iź gdy posiadał on prędkość synchroniczną nie oddawał energii do sieci ani jej nie pobierał. Natomiast podczas pracy hamulcowej pobierał a podczas pracy prądnicowej oddawał energię do sieci.