Politechnika Warszawska Instytut Maszyn Elektrycznych
Laboratorium Maszyn Elektrycznych
Nazwa ćwiczenia: Badanie silnika indukcyjnego trójfazowego
Rok akademicki: 2012/2013
Dzień: wtorek 09.10.2012

Wartości znamionowe:

U = 380 V

P = 4 kW

cosφ = 0,81

n = 1410 obr/min

I = 9/17,6 A

Próba biegu jałowego:

W tej części ćwiczenia zbadaliśmy maszynę indukcyjną trójfazową podczas biegu jałowego. Zmniejszaliśmy napięcie zasilania maszyny zapisując przy tym wartości wielkości mierzonych . Po ustawieniu każdej wartości napięcia czekaliśmy aż maszyna się ustali. Na podstawie pomiarów wyznaczyliśmy charakterystykę prądu I_sr, mocy pobieranej przez silnik P₁₀, poślizg s oraz współczynnik mocy cosφ w funkcji napięcia U_sr.

Usr [V]	Isr [A]	P10[W]	S [VA]	N [obr/min]	Pμ0[W]	P0[W]	cosφ	sinφ	If	s
399,687	5,916	516,327	4095,573	1491,615	116,5469	399,7801	0,1261	0,992021	5,868797	0,0056
358,275	4,637	411,769	2877,315	1489,833	71,60089	340,16811	0,1431	0,989708	4,589277	0,0068
309,859	3,666	348,372	1967,613	1486,908	44,75372	303,61828	0,1771	0,9842	3,608076	0,0087
269,304	3,059	314,576	1427,002	1485,496	31,16041	283,41559	0,2205	0,975395	2,983732	0,0097
208,819	2,344	270,142	847,864	1477,466	18,29614	251,84586	0,3186	0,947875	2,221819	0,0150
151,145	1,840	244,278	481,794	1463,815	11,27405	233,00395	0,5071	0,861875	1,585849	0,0241
94,212	1,776	224,132	289,754	1418,206	10,50341	213,62859	0,7734	0,63394	1,125878	0,0545
65,922	2,217	215,147	253,117	1338,682	16,36725	198,77975	0,8499	0,52691	1,16816	0,1075
29,727	2,327	72,317	119,815	819,444	18,03171	54,28529	0,6036	0,797305	1,855329	0,4537

Wnioski:

-zmniejszając napięcie zmniejsza się prąd, moc pobierana oraz częstotliwość obrotów

-straty w uzwojeniu stojana zależą od prądu przepływającego przez niego

-współczynnik mocy jest odwrotnie proporcjonalny do zmian napięcia

-prąd magnesujący w początkowej fazie wykresu jest prostoliniowy z powodu dominującej szczeliny powietrznej, zaś w dalszej części bardziej zależy od napięcia magnetycznego

-prąd biegu jałowego I0 przy małych napięciach osiąga minimum, wynika z tego, że przy małych napięciach większość strat w silniku indukcyjnym stanowią straty mechaniczne

Próba zwarcia:

Próbę zwarcia silnika indukcyjnego wykonuje się doprowadzając napięcie do uzwojenia stojana przy zwartym i zahamowanym wirniku. Uzwojenie wirnika musi być zwarte bezpośrednio na szczotkach. Schemat połączeń silnika przy próbie zwarcia jest podobny do tego przy próbie biegu jałowego. Próbę wykonywaliśmy przy trzech wartościach rezystancji włączonych w obwód wirnika, rezystancje były równe kolejno 0, 1,7 oraz 4,8 Ohma.

R=0

Usr [V]	Isr [A]	P[W]	S [VA]	M [Nm]	cosφ	sinφ	ZZ[Ω]	RZ [Ω]	XZ [Ω]
68,874	7,974	464,692	951,261	-0,032	0,48851	0,872558565	8,63732129420617	4,219414	7,536569
61,352	7,078	368,591	752,145	-0,032	0,49006	0,87169152	8,66798530658378	4,247789	7,555809
60,182	6,933	355,147	722,731	-0,031	0,49143	0,870918328	8,6805134862253	4,265846	7,560018
49,940	5,736	244,734	496,162	-0,031	0,4933	0,869881865	8,70641562064156	4,294528	7,573553
49,127	5,647	236,697	480,490	-0,032	0,4926	0,870256049	8,69966353816186	4,285451	7,570935
33,430	3,821	110,669	221,245	-0,031	0,50021	0,865904409	8,74901858152316	4,376342	7,575814
25,778	2,938	66,378	131,155	-0,032	0,5060	0,86252527	8,77399591558883	4,439765	7,567793
18,679	2,114	35,398	68,407	-0,031	0,51756	0,85564779	8,83585619678335	4,573073	7,560381
12,951	1,447	17,217	32,467	-0,032	0,53043	0,847731079	8,95024187975121	4,747443	7,587398
7,088	0,758	5,165	9,300	-0,031	0,55503	0,831830053	9,3509234828496	5,190047	7,778379
3,497	0,344	1,305	2,086	-0,034	0,62632	0,779566615	10,1656976744186	6,366973	7,924839

R=1.7

Usr [V]	Isr [A]	P[W]	S [VA]	M [Nm]	cosφ	sinφ	ZZ[Ω]	RZ [Ω]	XZ [Ω]
93,371	7,832	934,442	1266,650	3,298	0,7378	0,675078078	11,9	8,795213	8,048099
81,649	6,811	710,869	963,223	2,484	0,73802	0,674780572	12	8,847227	8,089144
75,872	6,314	612,562	829,792	1,959	0,73825	0,674527457	12,02	8,871157	8,10544
69,485	5,767	512,221	694,044	1,562	0,738	0,674801869	12,05	8,891947	8,130502
61,060	5,056	394,569	534,730	1,043	0,7379	0,674908281	12,08	8,911446	8,150692
51,453	4,240	279,154	377,884	0,455	0,7388	0,673962444	12,14	8,965025	8,17863
39,896	3,269	167,241	225,912	-0,011	0,7404	0,672220149	12,21	9,035502	8,204006
32,151	2,619	108,161	145,858	-0,010	0,74162	0,670822776	12,28	9,104143	8,23506
17,311	1,387	31,007	41,585	-0,009	0,7456	0,66640412	12,48	9,305639	8,317319
5,718	0,413	3,066	4,087	-0,010	0,7496	0,661915068	13,85	10,37795	9,164238

R=4.8

Usr [V]	Isr [A]	P[W]	S [VA]	M [Nm]	cosφ	sinφ	ZZ[Ω]	RZ [Ω]	XZ [Ω]
210,424	7,760	2465,032	2828,351	13,823	0,8716	0,490261565	27,116494845	23,63407	13,29418
183,581	6,753	1872,760	2147,411	10,687	0,8722	0,489217692	27,185102917	23,70981	13,29943
166,209	6,103	1532,439	1756,869	8,702	0,8722	0,489118699	27,23398328	23,75395	13,32065
147,707	5,410	1207,265	1384,177	6,717	0,8723	0,489050724	27,3025878	23,81483	13,35235
123,568	4,517	842,912	966,808	4,492	0,8719	0,489688175	27,35620987	23,85181	13,39601
106,937	3,904	630,160	723,179	3,239	0,8715	0,490448962	27,39164959	23,871	13,43421
74,641	2,715	305,196	351,057	1,233	0,8695	0,493928216	27,492081031	23,90444	13,57911
45,392	1,644	111,878	129,261	0,070	0,8656	0,500785407	27,61070559	23,89904	13,82704
13,427	0,473	9,336	11,011	0,046	0,8487	0,528856117	28,38689218	24,09228	15,01258

Wnioski:

Próba zwarcia jest wymagająca dla silnika. Pomiary wykonuje się przy zablokowanym wale co uniemożliwia chłodzenie silnika. Pobrana moc jest w całości wytracana w uzwojeniach stojana i wirnika. Straty w rdzeniu są pomijalnie małe, a straty mechaniczne, z oczywistych względów nie występują. Straty w uzwojeniach są proporcjonalne do kwadratu prądu, więc również do kwadratu napięcia, dlatego charakterystyka mocy w funkcji napięcia zwarcia ma charakter paraboliczny. Charakterystyka prądu powinna mieć przebieg prostoliniowy i tak też jest. Nachylenie charakterystyki jest zależne od impedancji silnika. O prostoliniowym przebiegu prądu przy jego małych wartościach decyduje szczelina powietrzna, a przy dużych silne nasycenie zębów. Współczynnik mocy zwarcia w funkcji napięcia zwarcia powinien zachowywać mniej więcej stałą wartość, niestety nasze badania tego nie wykazały, zakładamy że powodem tego był, ciągle jeszcze, brak doświadczenia powodujący zbytnią opieszałość podczas badań, co z kolei powodowało nadmierne wykorzystywanie maszyny i wynik nie odpowiadający teorii. Przedstawione wyniki badania początkowego momentu rozruchowego nie spełniają wszelkich naszych oczekiwań, ale w obliczu braku umiejętności pozwalających wykonać je lepiej zdecydowaliśmy się na zamieszczenie ich. Pomiar wykonuje się przy zwartym obwodzie wirnika oraz dla różnych wartości rezystancji włączonych w obwód wirnika(w naszym badaniu rezystancja przyjmowała wartości 0, 1,7 i 4,8 Ω). Przez włączenie w obwód wirnika różnych rezystancji otrzymuje się różne początkowe momenty rozruchowe, im wyższa rezystancja tym wyżej położona charakterystyka względem innych, należy jednak pamiętać, że zwiększając rezystancję w obwodzie wirnika osiąga się w końcu stan, w którym moment rozruchowy zacznie ponownie maleć.

Próba obciążenia:

Charakterystyki obciążenia wyznaczyliśmy dla silnika nagrzanego, bezpośrednio po próbie nagrzewania. Utrzymywaliśmy stałe napięcie znamionowe o częstotliwości znamionowej dla wartości ok. 380V, zmieniając przy tym obciążenie silnika w granicach od zera do 1,2P_N. W tej próbie wyznaczyliśmy charakterystykę prądu I_sr, częstotliwości obrotów N, poślizgu s, sprawności oraz współczynnika mocy cosφ w funkcji mocy P₂ oddanej przez silnik.

Usr [V]	Isr [A]	P10[W]	S [VA]	N [Obr/min]	M [Nm]	cosφ	s	η	P2 [W]
382,025	5,331	833,826	3527,140	1485,105	2,186	0,2364	0,0099	54,05	450,698
380,852	7,223	3238,678	4764,459	1448,994	18,601	0,6797	0,034	87,59	2936,828
380,590	10,211	5462,882	6730,955	1414,260	32,837	0,8116	0,0572	91,86	5118,382
381,017	14,391	8127,256	9496,955	1365,442	49,099	0,8558	0,08971	92,23	7695,606
380,192	15,438	8742,169	10165,860	1342,096	54,785	0,8599	0,1053	92,47	8384,309
378,913	15,874	8961,432	10417,926	1326,204	57,828	0,8602	0,1159	92,65	8502,292
379,703	16,098	9100,074	10587,142	1316,358	59,980	0,8595	0,1224	92,81	8645,804
379,753	16,342	9228,125	10749,019	1300,488	62,384	0,8585	0,1331	93,71	8747,575

Wnioski:

-maksimum sprawności wypada powyżej obciążenia znamionowego

-współczynnik mocy rośnie wraz ze wzrostem obciążenia

-przebieg prędkości obrotowej opada