Stany awaryjne i niesymetryczne w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie stanów awaryjnych i niesymetrycznych w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi.
2. Przebieg ćwiczenia:
Na wstępie naszego ćwiczenia sprawdzamy czy silnik uruchamia się bez przerwy w fazie ( w normalnych warunkach ). W uzwojenie stojana jest włączony rezystor o wartości 0,38 Ω. Przeprowadzamy rozruch. Silnik zaczyna się kręcić. Wzrasta prędkość obrotowa. W naszych pomiarach otrzymujemy:
Uzasilania = 200 V,
Isymetryczne = 2,5 A,
n = 1250 obr/min
Następnie przerywamy jedną fazę stojana. Obserwujemy amperomierze i możemy stwierdzić, że na dwóch fazach prąd wzrósł dwukrotnie. Przez trzecią fazie prąd nie płynie. Wartości prądów fazowych mają taką samą wartość ( stan symetrii utrzymuje się, tylko jest rozłożony na dwie fazy a nie na trzy). Prędkość utrzymuje się ta sama ( ok. 1250 obr/min ) , napięcia są takie same.
Możemy stwierdzić, że skoro prąd fazowy wzrósł dwukrotnie to straty wzrosły czterokrotnie ( straty są proporcjonalne do kwadratu prądu ).
Następnie obniżamy napięcie do zera i próbujemy uruchomić silnik z przerwą w jednej fazie stojana. Widzimy, że prąd zaczyna rosnąć w dwóch fazach. Napięcie międzyfazowe rośnie. Silnik wydaje charakterystyczny dźwięk ( buczenie ), ale nie rusza ( nie zwiększa prędkości obrotowej ). W naszych pomiarach otrzymujemy:
Uzasilania = 100 V,
Isymetryczne = 3,6 A,
n = 0 obr/min
Następnie próbujemy przeprowadzić rozruch silnika z przerwą w jednej fazie wirnika. Napięcie rośnie, silnik ciężko ale rusza. Otrzymane wyniki:
(jest to stan kiedy w wirniku jest duża rezystancja)
Uzasilania = 200V,
Isymetryczne = 1,3 A,
n = 625 obr/min
Na amperomierzu wskazówka chwieje się ( duże oscylacje ). Prąd I waha się w przedziale między 2,3 - 2,4 A.
częstotliwość drgań fd : 10 wychyleń w czasie 9,12 s
częstotliwość drgań obliczona z poślizgu :
Jak widać częstotliwość drgań obliczona dwoma metodami jest różna. Możemy stwierdzić, że wpływ na to może mieć bezwładność wskazówki miernika, która nie mogłaby drgać z częstotliwością 5 razy na sekundę.
Następnie przechodzimy na stan symetrii ( zwieramy przełącznik - fazę ). Silnik wraca do prędkości obrotowej równej n=1250 obr/min. Gdy odłączymy ponownie fazę, silnik utrzymuje się przy tej prędkości. Zaczyna drgać wskazówka amperomierza ( sygnalizuje nam ona przerwę w fazie ). Wniosek jaki nam się nasuwa jest następujący :
- silnik z przerwą w fazie wirnika generuje prąd o małej częstotliwości,
- prąd ma dwie składowe : 50 Hz i mała częstotliwość
3. Uwagi i wnioski:
Podczas naszego ćwiczenia badaliśmy właściwości silnika indukcyjnego podczas:
normalnej pracy silnika ( wszystkie fazy stojana i wirnika podłączone ),
przerwania jednej fazy stojana ( w czasie prędkości 1250 obr/min),
próby rozruchu silnika z przerwaną jedną fazą stojana,
próby rozruchu silnika z przerwaną jedną fazą wirnika,
odłączenia jednej fazy wirnika w stanie pracy normalnej ( n=1250 obr/min ),
ω
ωkz1
ωksym
2
Mkz1 Mk Me
Rys.1 Charakterystyki silnika indukcyjnego dla stanu pracy z przerwą w jednej z faz zasilania uzwojenia stojana 1 - zasilanie jednofazowe , 2 - zasilanie trójfazowe
Porównując otrzymane wyniki z charakterystykami widzimy, że :
w naszym doświadczeniu prąd wzrósł dwukrotnie co odpowiada dwukrotnemu wzrostowi momentu na charakterystyce ( prąd jest proporcjonalny do momentu ),
w naszym doświadczeniu prędkość obrotowa nie zmieniła się, a na charakterystykach jest nieznaczny spadek prędkości ( możemy pominąć ),
W dalszej części ćwiczenia gdy badamy silnik z przerwaną jedną fazą wirnika możemy zauważyć że:
silnik rusza ale jego prędkość obrotowa jest dwukrotnie mniejsza ( przy U=200 V ),
silnik z przerwą w fazie wirnika generuje prąd o małej częstotliwości,
( prąd ma dwie składowe : 50 Hz i mała częstotliwość ),