Temat Ćwiczenia: Badanie 3-fazowego silnika klatkowego
1. Cel Ćwiczenia :
Celem ćwiczenia jest badanie wpływu różnych połączeń stojana na właściwości ruchowe silnika indukcyjnego
jednoklatkowego. Stosujemy połączenia trójkąt i gwiazda i badamy zmiany obrotów , prądów stojana i mocy
w funkcji momentu obciążenia . Obserwujemy także zachowanie się silnika w przypadku przerwy w jednej z
faz zasilających i wpływ kompensacji tej niesymetrii po zastosowaniu baterii kondensatorów .
2. Dane znamionowe silnika :
Un = 220 / 380 [V] In = 4,9 / 2,8 [A] ( D / Y ) Pn = 1,1 [kW]
cos fn = 0,77 nn = 1390 [obr/min]
3. Schemat połączeń :
4. Określenie początkowych wartości prądów i momentów na wale przy obniżonym napięciu sieci dla rozruchu z przełącznikiem Y/D
Układ |
IR |
IS |
IT |
l |
Mr |
Ir |
U |
PRS |
PST |
|
[A] |
[A] |
[A] |
[m] |
[Nm] |
[A] |
[V] |
[W] |
[W] |
D |
4.9 |
4.9 |
4.9 |
0.03 |
0.8 |
4.9 |
62 |
40 |
260 |
Y |
1.7 |
1.6 |
1.7 |
0.01 |
0.26 |
1.7 |
62 |
10 |
100 |
Obliczenia stosunków prądów i momentów Obliczenia prądu rozruchowego dla Un :
D IRN = IR UN / U = 17.4 A
Y IRN = IR UN / U = 10.4 A
Z powyższych wyliczeń wynika, że prąd rozruchowy przy połączeniu uzwojenia wzbudzenia w Y jest trzy razy mniejsza niż przy połączeniu w D. Takie postępowanie ma na celu zmniejszenie prądu rozruchowego silnika indukcyjnego. Duży prąd powoduje nadmierne obciążenie sieci zasilającej i może prowadzić do zadziałania zabezpieczeń przeciw przeciążeniowych. Niestety zmniejszenie prądu rozruchowego niesie za sobą zmniejszenie momentu co przy dużym obciążeniu może spowodować unieruchomienie maszyny. Działanie przełącznika Y/D polega na zmianie napięcia fazowego uzwojeń stojana z 220 V dla Y do 380 V dla układu D.
5. Wyznaczenie charakterystyk mechanicznych dla napięcia zasilającego symetrycznego.
P = PST + PRS
[wyniki pomiarów dla zamieszczono w TABELI 1]
[wykresy zależności n=f(M), P=f(M), I=f(M), cosf=f(M)
zamieszczono na WYKRESACH 1,2,3,4]
6. Wyznaczenie składowych symetrycznych dla układu z przerwą w jednej fazie (stan awaryjny)
[wyniki pomiarów dla zamieszczono w TABELI 2]
7. Wyznaczenie składowych zgodnych i przeciwnych w układzie z częściową symetrią
(układ zasilany napięciem z kondensatora w jednej fazie).
[wyniki pomiarów dla zamieszczono w TABELI 3]
[charakterystykę mechaniczną n=f(M) zamieszczono na WYKRESIE ]
8. Wyznaczenie składowych symetrycznych dla układu z przerwą w jednej fazie.
9. Wyznaczenie składowych zgodnych i przeciwnych w układzie z częściową symetrią
(układ zasilany napięciem z kondensatora w jednej fazie).
- składowe zgodne
- gdzie a i a2 wyrażają następujące wzory:
- składowe zgodne przyjmują następujące wartości:
10. Wnioski:
W ćwiczeniu przeprowadzone zostały pomiary prądów rozruchowych, charakterystyk mechanicznych maszyny indukcyjnej jednoklatkowej oraz przeprowadzono obserwacje jaki wpływ na prace mają różne spsoby zasilania obwodu wzbudzenia . Duży prąd pobierany przez silnik przy rozruchu jest niepożądany nie tylko dla samego silnika ale i dla sieci zasilającej , w której wywołuje znaczne nieraz spadki napięcia , co niekorzystnie wpływa napracę pozostałych odbiorników , zasilanych z tej sieci . Aby zapobiec tym szkodliwym stanom powszechnie stosuje się przełacznik gwiazda - trójkąt , co powoduje :
- 3 krotnie mniejsze napięcia znamionowe
- ok 3 krotnie mniejszy prąd
- ok 3 krotnie zmniejszoną wartość momentu rozruchowego
Istotnym czynnikiem jest właściwy dobór typu silnika i dostosowaniu jego napięc znamionowych do napięcia sieci zasilającej np dla sieci 3x380 V należy w celu umożliwienia rozruchu za pomocą przełącznika gwiazda - trójkąt
dobrać silnik o napięciu znam. 380V (przy poł. w D ).
Przy przerwaniu jednego z przewodów zasilających silnik trójfazowy zachowuje się jak jednofazowy. Jeżeli przerwa nastąpi podczas pracy ,silnik pracuje dalej, natomiast gdy przerwa jednobiegunowa nastąpi przed uruchomieniem w chwili przyłączenia silnik nie ruszy.
Gdy zasilamy silnik jednofazowo w obwodzie wzbudzenia powstaje pole pulsujące. W takich warunkach silnik nie ruszy. Aby otrzymać pole kołowe należy w obwód jednego z uzwojeń stojana włączyć kondensator. Napięcie na kondensatorze zostaje przesunięte o kąt 90o. Wytworzone pola sumując się tworzą pole kołowe-eliptyczne.