Wydział Geoinżynierii, Wrocław, 11.11.2013

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

Sprawozdanie

Temat: Badanie silnika indukcyjnego klatkowego

Grupa: WT/TN 10:15 Wykonali:

Katarzyna Wołoszyn

Karolina Ziaja

Karol Kuroszczyk

Tomasz Stoparek

1. Wstęp

W silniku indukcyjnym klatkowym obwód elektryczny wirnika jest wykonany z nieizolowanych prętów, połączonych po obu stronach wirnika pierścieniami zwierającymi. Konstrukcja to wyglądem przypomina klatkę o kształcie walca (stąd wzięła się nazwa tego silnika). Wytworzone przez uzwojenia stojana wirujące pole magnetyczne obraca się wokół nieruchomego wirnika. W wyniku przecinania przez to pole prętów klatki wirnika, indukuje się w nich napięcie (stąd nazwa ”silnik indukcyjny”) i zaczyna płynąć w nich prąd. Przepływ prądu w polu magnetycznym powoduje powstanie siły elektrodynamicznej działającej stycznie do obwodu wirnika, a zatem powstaje także moment elektromagnetyczny. Jeżeli wartość tego momentu jest większa od wartości momentu obciążenia, to wirnik rusza i zaczyna zwiększać swoja prędkość obrotową. Zwiększanie prędkości wirnika, powoduje że pręty jego klatki przecinane są przez pole magnetyczne z coraz mniejszą prędkością, co skutkuje zmniejszeniem wartości indukowanej siły elektromotorycznej i spadkiem wartość prądu płynącego w prętach klatki, a zatem spada również wartość momentu elektromagnetycznego. Wirnik osiągnie taką prędkość, przy której momenty elektromagnetyczny silnika i obciążenia będą miały tą samą wartość. Skoro nie jest to prędkość synchroniczna, musi to być prędkość asynchroniczna, której silnik indukcyjny zawdzięcza swoja druga nazwę - “silnika asynchronicznego”. Charakterystyka mechaniczna silnika indukcyjnego ukazuje zależność momentu na jego wale od prędkości obrotowej silnika, prędkość obrotową silnika asynchronicznego można wyrazić za pomocą poślizgu.

2. Spis przyrządów pomiarowych

-zestaw: silnik indukcyjny klatkowy- prądnica prądu stałego

-amperomierze (2 prądu stałego, 1 prądu przemiennego)

-watomierz

-woltomierze (1 prądu stałego, 1 prądu przemiennego)

-odbiornik rezystancyjny (7 żarówek)

-przyrząd do pomiaru prędkości obrotowej silnika- tachometr

-jednofazowe napięcie przemienne (źródło)

3. Schemat układu pomiarowego przy badaniu silnika indukcyjnego klatkowego

4. Wyniki pomiarów i obliczeń

Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczenia.

Lp	Liczba żarówek	Us	Is	PA	Ps	Up	Ip	Pp	cos φs	η	ηs	P	N	M
		[V]	[A]	[W]	[W]	[V]	[A]	[W]	[-]	[%]	[%]	[W]	$$\mathbf{\lbrack}\frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}}\mathbf{\rbrack}$$	[Nm]
1	0	230	1,20	47,5	142,5	230	0,00	0,00	0,172	0,00	0,00	0,00	1491	0,000
2	1	230	1,18	65	195	230	0,25	57,50	0,239	7,06	26,57	51,82	1483	0,334
3	2	230	1,20	85	255	230	0,49	112,7	0,308	13,61	36,89	94,08	1475	0,609
4	3	230	1,20	105	315	230	0,72	165,6	0,380	20,00	44,72	140,87	1466	0,918
5	4	230	1,25	125	375	230	0,96	220,8	0,435	25,60	50,60	189,74	1456	1,244
6	5	230	1,30	150	450	230	1,20	276,0	0,502	30,77	55,47	249,62	1445	1,650
7	6	230	1,35	175	525	230	1,44	331,2	0,564	35,56	59,63	313,05	1433	2,086
8	7	230	1,45	200	600	230	1,68	386,4	0,600	38,62	62,15	372,87	1423	2,502

Wykres 1. Zależność prędkości obrotowej od momentu silnika.

Wykres 2. Zależność współczynnika mocy od mocy oddawanej przez silnik.

Wykres 3. Zależność sprawności układu silnik- prądnica od mocy oddawanej przez silnik.

Wykres 4. Zależność sprawności silnika od mocy oddawanej przez silnik.

5. Przykładowe obliczenia

5.1. Moc pobierana przez silnik

5.2. Moc oddawana przez prądnicę

5.3. Współczynnik mocy:

5.4. Sprawność układu silnik-prądnica

5.5. Sprawność silnika

5.6. Moc oddawana prze silnik

5.7. Moment obrotowy silnika

6. Wnioski

Celem ćwiczenia było poznanie zasady działania i przebiegu różnych charakterystyk silnika indukcyjnego klatkowego prądu trójfazowego (silnika asynchronicznego).

Podczas zajęć wykonano pomiary opierając się na jednym schemacie podłączenia (rys 3). Rozruch silnika przeprowadzono za pomocą połączenia gwiazdowego.

Podczas mierzenia obrotów silnika tachometr podawał coraz niższe wartości zaczynając od 1489 kończąc na 1395 obr/min.

Po sporządzeniu pomiarów zaobserwowano że napięcie zasilające U_s po włączeniu pierwszej żarówki ustabilizowało się na poziomie 232 V czyli prawie takie same jak mamy w sieci komunalnej (230 V). Wiąże się to ze spadkiem mocy biernej. Wykres 1 przedstawia zależność prędkości obrotowej od momentu silnika. Można uznać ją za liniową.

Następną obserwacją by wzrost pobranej mocy przez silnik P_s wynikający ze wzrostu obciążenia, czyli dołączania kolejnych żarówek. Wykres 2 przedstawia zależność współczynnika mocy od mocy oddawanej przez silnik. W miarę wzrostu mocy oddawanej przez silnik do prądnicy wzrastał współczynnik mocy cosφ . Czyli wartość mocy pozornej się zwiększała, a co za tym idzie większa część energii została wykorzystywana efektywnie.

Wykres 3 pokazuje zależność sprawności układu silnik- prądnica od mocy oddawanej przez silnik. Natomiast wykres 4 przedstawia zależność sprawności silnika od mocy oddawanej przez silnik. Obserwując te dwa wykresy możemy wywnioskować że im silnik oddaje więcej mocy tym lepsza jest jego sprawność.

.