POLITECHNIKA LUBELSKA w LUBLINIE	Laboratorium Napędów Elektrycznych Ćwiczenie Nr 24
Imię i Nazwisko: Szychulec Adam Skorupski Tomasz Szkuat Michał Talarek Mariusz	Semestr V
Temat ćwiczenia: Badanie układu napędowego ze sprzęgłem indukcyjnym.	Data wykonania: 19.04.2012r.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz zastosowaniami sprzęgła indukcyjnego.

2.Układ pomiarowy wykorzystany w ćwiczeniu.

Rys.1 Schemat połączeń sterownika sprzęgła i zespołu maszynowego.

3. Dane znamionowe badanego silnika i prądnicy hamowniczej :

Silnik napędowy : Un=220/380V; In=11,3/6,5A; f=50Hz; nn=1430 obr/min;

Pn=3kW; cosφn=0,83

Hamownica : Pn=2,2kW; Un=220V; In=12,3A , nn=1450 obr/min

Prądnica tachometryczna: Pmax=80W; n=3000 obr/min; Imax=0,2A; U=300V

Sprzęgło indukcyjne : Un=24V; Rw=3,13Ω; Iwmax=4A; l=0,28[m]

4. Wyznaczanie charakterystyki momentu rozruchowego sprzęgła w funkcji jego prądu magnesującego Mr=f(I2).

Tabela pomiarowa:

I2	F	Mr
A	N	Nm
0	0,3	0,08
0,5	1	0,28
1	3	0,84
1,5	5,4	1,51
2	6,8	1,90
2,8	8	2,24
3	8,8	2,46
3,5	9,2	2,58

Przykładowe obliczenia:

l=0.28m

Mr=N*l Mr=3*0.28=0,84 Nm

Charakterystyka momentu rozruchowego sprzęgła Mr=f(I2).

5.Wyznaczanie statycznych charakterystyk układu otwartego.

Tabele pomiarowe:

PM	I2	U2	Uw	w2	U1	I3	P1	P2	Ps	Pgo	Pgi	η	M	Rtc	w2
W	A	V	V	rad/s	V	A	W	W	W	W	W	-	Nm	ohm	obr/min
440	1	5,2	144	150,72	220	0	445,2	230	5,2	230	0	0,52	1,53	0	1439,38
640		5,2	136	142,35	207	1	645,2	433,8	5,2	225	1,8	0,67	3,05	1,8	1359,41
760		5,2	130	136,07	200	1,5	765,2	503,735	5,2	200	3,735	0,66	3,70	1,66	1299,44
840		5,2	124	129,79	190	2	845,2	546,4	5,2	190	6,4	0,65	4,21	1,62	1239,46
920		5,2	116	121,41	180	2,5	925,2	579,6875	5,2	175	9,6875	0,63	4,77	1,6	1159,50
1080		5,2	108	113,04	170	3	1085,2	683,77	5,2	160	13,77	0,63	6,05	1,58	1079,53
1280		5,2	92	96,29	148	4	1285,2	736,32	5,2	120	24,32	0,57	7,65	1,55	919,60
1400		5,2	72	75,36	120	4,5	1405,2	650,9825	5,2	80	30,9825	0,46	8,64	1,53	719,688
1480		5,2	60	62,8	100	5	1485,2	558	5,2	20	38	0,38	8,89	1,52	599,74

PM	I2	U2	Uw	w2	U1	I3	P1	P2	Ps	Pgo	Pgi	η	M	Rtc	w2
W	A	V	V	rad/s	V	A	W	W	W	W	W	-	Nm	ohm	obr/min
440	2	8,8	148	154,91	220	0	457,6	245	17,6	245	0	0,54	1,58	0	1479,36
600		8,8	140	146,53	215	1	617,6	453,8	17,6	237	1,8	0,73	3,10	1,8	1399,39
840		8,8	134	140,25	205	2	857,6	647,08	17,6	230	7,08	0,75	4,61	1,77	1339,42
1080		8,8	128	133,97	195	3	1097,6	809,4	17,6	210	14,4	0,74	6,04	1,6	1279,45
1320		8,8	120	125,60	185	4	1337,6	959,8	17,6	195	24,8	0,72	7,64	1,55	1199,48
1520		8,8	112	117,23	170	5	1537,6	1058,25	17,6	170	38,25	0,69	9,03	1,53	1119,51
1360		8,8	104	108,85	160	6	1377,6	1174,72	17,6	160	54,72	0,85	10,79	1,52	1039,55
2000		8,8	92	96,29	145	7	2017,6	1239,48	17,6	150	74,48	0,61	12,87	1,52	919,60
2240		8,8	78	81,64	120	8	2257,6	1177,28	17,6	120	97,28	0,52	14,42	1,52	779,66
2480		8,8	60	62,80	98	9	2497,6	1087,12	17,6	82	123,12	0,44	17,31	1,52	599,74

PM	I2	U2	Uw	w2	U1	I3	P1	P2	Ps	Pgo	Pgi	η	M	Rtc	w2
W	A	V	V	rad/s	V	A	W	W	W	W	W	-	Nm	ohm	obr/min
440	3	12,2	148	154,91	220	0	476,6	245	36,6	245	0	0,51	1,58	0	1479,36
680		12,2	142	148,63	215	1	716,6	453,8	36,6	237	1,8	0,63	3,05	1,8	1419,38
840		12,2	136	142,35	210	2	876,6	657,08	36,6	230	7,08	0,75	4,62	1,77	1359,41
1100		12,2	132	138,16	200	3	1136,6	824,4	36,6	210	14,4	0,73	5,97	1,6	1319,43
1320		12,2	128	133,97	190	4	1356,6	979,8	36,6	195	24,8	0,72	7,31	1,55	1279,45
1560		12,2	120	125,60	183	5	1596,6	1123,25	36,6	170	38,25	0,70	8,94	1,53	1199,48
1800		12,2	116	121,41	175	6	1836,6	1264,72	36,6	160	54,72	0,69	10,42	1,52	1159,50
2000		12,2	108	113,04	163	7	2036,6	1365,48	36,6	150	74,48	0,67	12,08	1,52	1079,53
2240		12,2	100	104,67	150	8	2276,6	1437,28	36,6	140	97,28	0,63	13,73	1,52	999,57
2460		12,2	92	96,29	138	9	2496,6	1470,12	36,6	105	123,12	0,59	15,27	1,52	919,60
2700		12,2	80	83,73	116	10	2736,6	1372	36,6	60	152	0,50	16,39	1,52	799,65

PM	I2	U2	Uw	w2	U1	I3	P1	P2	Ps	Pgo	Pgi	η	M	Rtc	w
W	A	V	V	rad/s	V	A	W	W	W	W	W	-	Nm	ohm	obr/min
440	3,5	14	148	154,91	220	0	489	245	49	245	0	0,50	1,58	0	1479,36
600		14	142	148,63	215	1	649	453,8	49	237	1,8	0,70	3,05	1,8	1419,38
920		14	136	142,35	205	2	969	647,08	49	230	7,08	0,67	4,55	1,77	1359,41
1080		14	132	138,16	200	3	1129	824,4	49	210	14,4	0,73	5,97	1,6	1319,43
1240		14	130	136,07	195	4	1289	999,8	49	195	24,8	0,78	7,35	1,55	1299,44
1560		14	124	129,79	185	5	1609	1145,25	49	182	38,25	0,71	8,82	1,53	1239,46
1800		14	118	123,51	176	6	1849	1288,72	49	178	54,72	0,70	10,43	1,52	1179,49
2040		14	112	117,23	166	7	2089	1406,48	49	170	74,48	0,67	12,00	1,52	1119,51
2200		14	106	110,95	155	8	2249	1502,28	49	165	97,28	0,67	13,54	1,52	1059,54
2520		14	96	100,48	145	9	2569	1586,12	49	158	123,12	0,62	15,79	1,52	959,58
2720		14	88	92,11	130	10	2769	1572	49	120	152	0,57	17,07	1,52	879,62

Przykładowe obliczenia:

$\ \omega = 88*9,55 = 879,62\frac{\text{obr}}{\min} = 92,11\frac{\text{ra}d}{s}\backslash n$ Pgi = 1, 52 * 10² = 152 W

P₂ = 130 * 10 + 120 + 152 = 1572W

Ps = 14 * 3, 5 = 49W

P1 = 2720 + 49 = 2769W

$\eta = \frac{1572}{2769} = 0,57$

$M = \frac{1572}{92,11} = 17,07$

Rtc – rezystancja twornika prądnicy odczytana z wykresu

Pgo – straty mechaniczne i magnesowania prądnicy odczytane z wykresu

Pgi – straty prądowe prądnicy

P2 – moc hamowania

P1 – moc dostarczona do układu

Ps – moc pobierana przez uzwojenie wzbudzające sprzęgła

η- sprawność układu silnik - sprzęgło

M – moment hamujący

k𝜔- stała prądnicy tachometrycznej w rad/s

Charakterystyka mechaniczna sprzęgła indukcyjnego 𝜔=f(M)

Charakterystyka zależności mocy dostarczonej do układu P1 od momentu M ,

P1=f(M).

Charakterystyka zależności mocy oddanej do układu P2 od momentu M , P2=f(M).

Charakterystyka zależności sprawności układu ηod momentu M ; η=f(M).

6.Wyznaczanie charakterystyk układu automatycznej stabilizacji prędkości kątowej.

Tabela pomiarowa:

Uωnastw.	I2	U1	I3	PM	P2	Pgo	Pgi	ω	M	Rtc	w2	Uωzmierz.
V	A	V	A	W	W	W	W	rad/s	Nm	ohm	obr/min	V
40	0,2	65	0	440	41	41	0	41,87	0,98	0	399,83	40
	0,4	62	1	600	104,8		1,8	40,82	2,57	1,8	389,83	39
	0,6	60	2	840	167,64		6,64	40,51	4,14	1,66	386,83	38,7
	0,79	59	3	1080	232,4		14,4	40,19	5,78	1,6	383,83	38,4
	0,9	57	4	1240	293,8		24,8	39,77	7,39	1,55	379,84	38
	1	55	5	1560	354,25		38,25	39,56	8,95	1,53	377,84	37,8
	1,2	54	6	1800	419,72		54,72	39,46	10,64	1,52	376,84	37,7
	1,4	52	7	1960	479,48		74,48	39,25	12,22	1,52	374,84	37,5
	1,6	50	8	2200	538,28		97,28	38,94	13,82	1,52	371,84	37,2
	1,9	48	9	2400	555,12		123,12	38,73	14,33	1,52	369,84	37
80	0,25	120	0	360	105	105	0	83,73	1,25	0	799,65	80
	0,55	118	1	600	224,8		1,8	83,73	2,68	1,8	799,65	80
	0,75	115	2	840	341,64		6,64	82,69	4,13	1,66	789,66	79
	0,9	112	3	1080	455,4		14,4	82,16	5,54	1,6	784,66	78,5
	1,05	110	4	1320	569,8		24,8	81,64	6,98	1,55	779,66	78
	1,3	108	5	1560	683,25		38,25	81,12	8,42	1,53	774,66	77,5
	1,5	106	6	1720	795,72		54,72	80,59	9,87	1,52	769,67	77
	1,85	104	7	2000	907,48		74,48	80,07	11,33	1,52	764,67	76,5
	2,2	100	8	2240	1002,28		97,28	79,55	12,60	1,52	759,67	76
	2,7	98	9	2480	1110,12		123,12	79,55	13,96	1,52	759,67	76
120	0,4	176	0	680	155	155	0	125,60	1,23	0	1199,48	120
	0,7	174	1	840	330,8		1,8	125,60	2,63	1,8	1199,48	120
	1,1	172	2	920	505,64		6,64	123,51	4,09	1,66	1179,49	118
	1,5	170	3	1080	679,4		14,4	122,46	5,55	1,6	1169,49	117
	2	166	4	1320	843,8		24,8	121,41	6,95	1,55	1159,50	116
	2,6	164	5	1560	1013,25		38,25	121,20	8,36	1,53	1157,50	115,8
	3,2	158	6	1720	1157,72		54,72	120,58	9,60	1,52	1151,50	115,2
	4	154	7	1960	1307,48		74,48	117,23	11,15	1,52	1119,51	112

Przykładowe obliczenia:

$\ \omega = 112*9,55 = 1119,51\frac{\text{obr}}{\min} = 117,23\frac{\text{rad}}{s}\backslash n$ Pgi = 1, 52 * 7² = 74, 48 W

P₂ = 154 * 7 + 155 + 74, 48 = 1037, 48W

P1 = 2720 + 49 = 2769W

$M = \frac{1307,48}{117,23} = 11,15Nm$

Charakterystyka zależności prądu sprzęgła I2 w zależności od momentu I2=f(M).

Charakterystyka mechaniczna sprzęgła indukcyjnego 𝜔2=f(M)

7.Wnioski

W pierwszym punkcie pomiarowym wyznaczaliśmy charakterystykę momentu rozruchowego w funkcji jego prądu magnesującego. Jak widać z charakterystyki przypomina ona charakterystykę magnesowania.

W kolejnym punkcie ćwiczenia wyznaczaliśmy statyczne charakterystyki układu otwartego dla dwóch wartości prądu magnesującego badane sprzęgło. Z charakterystyk sprzęgła indukcyjnego widać iż wraz ze wzrostem momentu hamującego prędkość obrotowa spada moc pobrana oraz oddawana rośnie a sprawność we wszystkich przypadkach jest największa przy niewielki momencie hamującym. Podsumowując wraz ze wzrostem obciążenia prędkość spada a pobór mocy rośnie co jest dla nas niekorzystne, ponieważ zależy nam aby prędkość była na stałym poziomie.

Następnie badaliśmy układ zamknięty który automatycznie utrzymuje prędkość na danym poziomie. Z charakterystyki prądu I2 od momentu hamującego widać że wraz ze wzrostem obciążenia rośnie prąd sprzęgła a co za tym idzie rośnie moment na wale który równoważy obciążenie. Kolejna charakterystyka obrazuje iż to rozwiązanie sprawdza się dosyć dobrze gdyż wraz ze wzrostem obciążenia spadek prędkości jest niewielki.