Politechnika Opolska

LABORATORIUM

Przedmiot:	MASZYNY ELEKTRYCZNE

Kierunek studiów:	ELEKTROTECHNIKA	Rok studiów:	III
Semestr:	I	Rok akademicki:	2014/2015

Temat:
Badanie silnika synchronicznego z magnesami trwałymi

Ćwiczenie wykonali:
Nazwisko:
1.
3.

Ocena za sprawozdanie:	Data:	Uwagi:

Termin zajęć:
Dzień tygodnia:

Termin oddania sprawozdania:		Sprawozdanie oddano:

1. Wstęp teoretyczny:

Celem ćwiczenia było zbadanie silnika synchronicznego z magnesami trwałymi na wirniku w stanie jałowym, z przekładnią mechaniczną oraz stanie obciążenia. Ćwiczenie było wykonywane na silniku serwo Unimotor 95UMD300CACAA. Przy pomocy dokonanych pomiarów można wyznaczyć charakterystyki poszczególnych stanów pracy silnika. Aby przeprowadzić badanie silnika pod obciążeniem należało przy wciśniętym wyłączniku bezpieczeństwa zasprzęglić silnik. W celu uruchomienia tego silnika wykorzystuje się tzw. rozruch częstotliwościowy, gdzie na wirniku nie ma klatki rozruchowej, tylko same magnesy. Sterownik serwo Unidrive SP jest to urządzenie uniwersalne, nadające się do sterowania silników asynchronicznych jak i silników synchronicznych z magnesami trwałymi. Sterownik zbudowany jest z przemiennika częstotliwości, ma wejście do podłączenia sprzężenia zwrotnego.

Dane silnika:

MNFRD: Jul 2010

MNF-MO: 925755

SERIAL: 919493

STAL: 7.5 Nm 4.7A – moment znamionowy 7,5 [Nm] przy prądzie 4,7 [A]

SPEED: 3000 rpm – obroty znamionowe [obr/min]

Ke: 98V/Krpm - współczynnik napięcia zasilającego silnik

Kt: 1.6 Nm/A - współczynnik momentu w zależności od prądu czynnego

Brake: N/A

F/B: 4096 ppr

INSUL: H

POLES: 6 biegunów

Dane sterownika Unidrive SP 1404:

Moc znamionowa: 3,0 [kW];

Maksymalny ciągły prąd wyjściowy: 6,9 [A];

Napęd stałomomentowy:

Maksymalny ciągły prąd wyjściowy: 5,8 [A];

Moc znamionowa: 2,2 [kW].

1. Schemat połączeń elektrycznych:

1. TABELE POMIAROWE:

Tab1. Wielkości zmierzone oraz obliczone w stanie jałowym dla silnika rozprzęglonego.

L.P	n[obr/min]	Uso [V]	Iso [A]	Po [W]	cosφ [-]	Isp [A]	Usp [V]
1	253	234	0,125	11	0,217	0,07	27
2	460	234	0,16	12,5	0,193	0,09	47
3	650	234	0,195	16	0,202	0,11	65
4	864	234	0,255	20	0,194	0,12	86
5	1044	234	0,3	22,5	0,185	0,13	102
6	1274,5	234	0,34	27	0,196	0,15	125
7	1624	234	0,41	31	0,187	0,18	158
8	1882	234	0,43	35	0,201	0,18	183
9	2134	234	0,46	37	0,198	0,2	201
10	2364	234	0,47	40	0,21	0,2	230
11	2639	234	0,49	41	0,206	0,2	255
12	3000	234	0,543	45	0,204	0,2	290

Tab2. Wielkości zmierzone oraz obliczone w stanie jałowym dla silnika zasprzęglonego.

L.P	n[obr/min]	Uso [V]	Iso [A]	Po [W]	cosφ [-]	Isp [A]	Usp [V]
1	253	235	0,17	14	0,202	0,4	30
2	500	235	0,23	19,5	0,208	0,5	55
3	850	235	0,39	38	0,239	0,6	89
4	1102	235	0,53	56	0,26	0,67	114
5	1479	235	0,72	73	0,249	0,74	150
6	1883	235	0,89	92	0,254	0,79	190
7	2208	235	1,05	118	0,276	0,81	220
8	2613	235	1,24	140	0,277	0,83	260
9	2815	235	1,35	149	0,271	0,83	280
10	3000	235	1,4	155	0,272	0,83	298

Tab3. Wielkości zmierzone oraz obliczone w stanie obciążenia.

L.P	n[obr/min]	Uso [V]	Iso [A]	Po [W]	Isp [A]	Usp [V]	Msp [Nm]	Ih [A]	cosφ [-]	Mh [Nm]	Pmech [W]	ηsp [%]
1	1000	235	0,5	45	0,57	103	0,912	0	0,221	0	95,5	70,7
2	1000	235	0,78	75	1,08	106	1,728	0,07	0,236	22	180,9	80,4
3	1000	235	1,09	112	1,67	108	2,672	0,14	0,252	38	279,7	83,2
4	1000	235	1,3	139	2,11	110	3,376	0,19	0,263	48	353,4	84,7
5	1000	235	1,5	166	2,55	111	4,08	0,23	0,272	57	427	85,8
6	1000	235	1,7	190	3,06	113	4,896	0,28	0,275	65	512,4	89,9
7	1000	235	2,02	235	3,75	115	6	0,37	0,286	82	628	89,1
8	1000	235	2,3	275	4,08	117	6,528	0,44	0,294	93	683,3	82,8
9	1000	235	2,59	320	4,65	119	7,44	0,46	0,304	97	778,7	81,1

Przykładowe obliczenia:

cosφ = $\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{0}}}{\sqrt{\mathbf{3}}\mathbf{\ }\mathbf{U}_{\mathbf{s}\mathbf{0}}\mathbf{I}_{\mathbf{s}\mathbf{0}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{135}}{\sqrt{\mathbf{3}}\mathbf{\times}\mathbf{235}\mathbf{\times}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{5}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{221}$

M_sp = $\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{6}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{Nm}}}{\mathbf{A}} \right\rbrack\mathbf{\times \ }\mathbf{I}_{\mathbf{\text{sp}}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{6}\mathbf{\times}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{57}\mathbf{\ }\left\lbrack \mathbf{A} \right\rbrack\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{912}\mathbf{\lbrack}\mathbf{\text{Nm}}\mathbf{\rbrack}$

P_mech = $\frac{\mathbf{\pi}\mathbf{\times}\mathbf{n}}{\mathbf{30}}\mathbf{\times}\mathbf{M}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\pi}\mathbf{\ \times}\mathbf{1000}}{\mathbf{30}}\mathbf{\times}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{912}\mathbf{\ }\left\lbrack \mathbf{\text{Nm}} \right\rbrack\mathbf{=}\mathbf{95}\mathbf{,}\mathbf{5}\mathbf{\lbrack}\mathbf{W}\mathbf{\rbrack}$

η_sp = $\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{\text{mech}}}}{\mathbf{P}}\mathbf{\times 100\% =}\frac{95,5}{135}\mathbf{\ \times 100\% = 70,7\ \%\ }$

M_h odczytujemy z wykresu zależności M_h w funkcji I_h dla krzywej P-170

1. Charakterystyki:

5. Wnioski

W celu realizacji ćwiczenia dokonano pomiarów poszczególnych parametrów dla układu do badania tego silnika takich jak napięcia, prądy i moc fazowa, a następnie za pomocą zmierzonych wartości i wykonanych obliczeń, sporządzono charakterystyki dla stanu jałowego oraz dla stanu obciążenia silnika synchronicznego. W przypadku charakterystyk prądu pobieranego z sieci, mocy czynnej napięcia z SP1404 w funkcji obrotu, można spostrzec wprost proporcjonalny wzrost tych wielkości wraz z zwiększającą się liczbą obrotów silnika. Porównując stany jałowe można zauważyć że Is₀, P₀, Isp, Usp oraz cosφ są proporcjonalnie większe w przypadku silnika zasprzęglonego. Dla wszystkich obrotów silnika moc pobierana z sieci i prąd pobierany z sieci jest jednakowy w stosunku do odpowiednich mocy mechanicznych. Współczynniki mocy osiąga największe wartości dla silników z największymi obrotami i wraz z zwiększającą się mocą mechaniczną. Najlepszą sprawność uzyskuje się przy największych mocach i obrotach silnika n=1000 [obr/min].