POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Instytut maszyn i napędów elektrycznych Wydział Elektryczny		Skład grupy: Michał Błasiak Dariusz Filar Marek Kucharski Adam Rowiński Daniel Kociemba Kędziora Marcin	Rok studiów III Grupa E4 Semestr V Rok akademicki 1998/99
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Data wykonania ćwiczenia 12.10.1998	TEMAT: Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych silnika indukcyjnego metodą strat poszczególnych			Ocena:

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą wyznaczania charakterystyk elektromechanicznych silników indukcyjnych , bez konieczności używania do tego celu wyskalowanych urządzeń hamulcowych.

Pomiary.

2.1. Pomiar rezystancji uzwojeń.

Wartość rezystancji uzwojeń została spisana dla silnika SZUe 44b

Odpowiednio wynosi

	stojan	wirnik
Ru	0,95Ω	0,070Ω
Rv	0,95Ω	0,080Ω
Rw	0,95Ω	0,080Ω

2. Pomiar podczas biegu jałowego

a. Schemat pomiarowy.

2. Tabela pomiarów.

	U1	U2	U3	Uśred	I1	I2	I3	Iśred	P1	P2	P
Lp.	V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W
1	400	404	400	401	5,4	6	5,8	5,7	-880	1320	440
2	352	356	352	353	5,3	4,7	4,4	4,8	-560	920	360
3	296	304	300	300	3,2	3,7	3,4	3,4	-320	640	320
4	252	256	254	254	2,6	2,9	2,7	2,7	-180	440	260
5	200	202	200	201	2	2,3	2,2	2,2	-80	320	240
6	172	180	176	176	1,8	2,05	1,8	1,9	-40	260	220
7	146	148	148	147	1,6	1,8	1,76	1,7	0	210	210
8	70	72	72	71	1,6	1,8	1,74	1,7	60	120	180

3. Tabela obliczeniowa

	Uśred	Iśred	Po	cosϕ	ΔPobo	ΔPo	Uo^2	Iμ	Iow	Uwagi
Lp.	V	A	W		W	W	V^2	A	A
1	401	5,7	440	0,11	92,6	347,4	161041	5,66	0,63
2	353	4,8	360	0,12	65,66	294,34	124820	4,76	0,59
3	300	3,4	320	0,18	32,95	287,05	90000	3,34	0,62
4	254	2,7	260	0,22	20,78	239,22	64516	2,63	0,59
5	201	2,2	240	0,31	13,79	226,21	40280	2,09	0,69
6	176	1,9	220	0,38	10,29	209,71	30976	1,76	0,72
7	147	1,7	210	0,48	8,24	201,76	21697	1,49	0,82
8	71	1,7	180	0,86	5,59	174,41	5083	0,87	1,46

4. Wzory i obliczenia.

Obliczenia dla pierwszego numeru

-współczynnik mocy

cosϕ=


-straty obciążenia biegu jałowego przy połączeniu uzwojenia w gwiazdę .

ΔP_obo=3*R*I_śred²=3*0,95*5,7²=92,596=92,6W

-straty jałowe

ΔP_o= P_o- ΔP_obo=440-92,6=347,4W

-składowa bierna prądu biegu jałowego (prąd magnesujący )

I_μ=I_śred*sinϕ₀=I_śred*
=5,66

-składowa czynna prądu biegu jałowego

I_ow=I_śred*cosϕ_o=5,7*0,11=0,627=0,63

5. Rozdział strat jałowych

Na charakterystyce biegu jałowego zaznaczamy napięcie znamionowe U_n

Na przecięciu się z liniami P_o i ΔP_o wyznaczymy straty mechaniczne i straty w rdzeniu.

2.3. Pomiar podczas stanu zwarcia

a. Tabela pomiarów.

	U1	U2	U3	Uśred	I1	I2	I3	Iśred	P1	P2	P
Lp.	V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W
1	95,2	99	97,4	97,20	9,9	10	10,2	10,03	190	950	1140
2	77,6	82	81	80,20	7,74	8,1	8,16	8,00	125	630	755
3	59	62,5	62,7	61,40	6	6,15	6,1	6,08	72	365	437
4	39,6	42,3	43	41,63	4	4,1	4,16	4,09	35	165	200
5	19,5	21,5	22,5	21,17	1,96	1,9	2,05	1,97	10	40	50
1	88	93,6	93	91,53	9,9	10,1	10	10,00	240	915	1155
2	72	77	77	75,33	8	8,2	8,2	8,13	160	600	760
3	55,5	59	59	57,83	6	6,2	6	6,07	90	345	435
4	36	39,5	40	38,50	4	4,1	4,1	4,07	40	150	190
5	18	20	22	20,00	2	2,025	2	2,01	10	40	50
1	96	100	99	98,33	10	10	10	10,00	105	485	590
2	78	81	81,6	80,20	7,9	8,1	8	8,00	70	310	380
3	60	64	64	62,67	6,1	6,3	6,4	6,27	40	190	230
4	39,2	42	43	41,40	4	4,05	4,2	4,08	30	160	190
5	20	22	23,5	21,83	2	1,95	2,2	2,05	10	45	55

b. Tabela obliczeniowa

		I położenie			II położenie			III położenie			Wartości średnie
	Uzśr	I1śred	P1	P2	I2śrd	P1	P2	I3śred	P1	P2	Iz	Pz	cosϕ
Lp.	V	A	W	W	A	W	W	A	W	W	A	W
1	95,69	10,03	190	950	10,00	240	915	10,00	105	485	10,01	961,67	0,58
2	78,58	8,00	125	630	8,13	160	600	8,00	70	310	8,04	631,67	0,58
3	60,63	6,08	72	365	6,07	90	345	6,27	40	190	6,14	367,33	0,57
4	40,51	4,09	35	165	4,07	40	150	4,08	30	160	4,08	193,33	0,68
5	21	1,97	10	40	2,01	10	40	2,05	10	45	2,01	51,67	0,71

d. Wzory i obliczenia

Obliczenia dla pierwszego numeru

-współczynnik mocy zwarciowej

cosϕ=


2.3.A Wyznaczanie reaktancji zwarcia silnika indukcyjnego

1. Tabela

	Uzśr	Iz	Pz	Iz/In	cosϕz	sinϕz	Xz	Rz	Uwagi
Lp.	V	A	W
1	95,69	10,01	961,67	1,96	0,58	0,81	7,79	5,54
2	78,58	8,04	631,67	1,58	0,58	0,81	7,96	5,67
3	60,63	6,14	367,33	1,20	0,57	0,82	8,11	5,63
4	40,51	4,08	193,33	0,80	0,68	0,73	7,28	6,75
5	21	2,01	51,67	0,39	0,71	0,70	7,36	7,42

2. Wzory i obliczenia

Pomiary dla pierwszego punktu

-reaktancja zwarcia

X_z=


-rezystancja zwarcia

R_z=
5,55

2.4. Pomiar podczas odciążenia bezpośredniego

a. Tabela pomiarowa i obliczeniowa

	Napięcie				Prąd				Moc				Poślizg
	Uab	Ubc	Uca	Uśred	Ia	Ib	Ic	Iśred	P1	P2	P	n	s	cosϕ	Pob1
Lp	V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W	obr/min			W
1	372	384	376	377,33	4,8	5,2	5,2	5,07	-720	1120	400	1486	0,009	0,121	73,2
2	376	380	380	378,67	4,8	5,4	5,2	5,13	-560	1280	720	1476	0,016	0,214	75,1
3	375,2	383,2	377,6	378,67	4,8	5,4	5,2	5,13	-520	1280	760	1470	0,020	0,226	75,1
4	375,2	377,6	376	376,27	5,04	5,7	5,28	5,34	-160	1600	1440	1447	0,035	0,414	81,3
5	372	376	368	372	5,6	6,4	5,6	5,87	240	2000	2240	1420	0,053	0,593	98,1
6	368	372	368	369,33	6,4	7	6,6	6,67	560	2320	2880	1397	0,069	0,675	127
7	364	368	368	366,67	7,08	7,8	7,2	7,36	880	2640	3520	1376	0,083	0,753	154
8	360	374,4	361,6	365,33	8	8,8	8,08	8,29	1160	2960	4120	1348	0,101	0,785	196

b. Wzory i obliczenia

Obliczenia dla pierwszego numeru

-współczynnik mocy

cosϕ=


• straty obciążenia uzwojenia przy połączeniu w gwiazdę

ΔP_ob1=3*I_śred²*R₁^ℵ=3*5,07²*0,95 =73,2W

• poślizg

s=


2.5. Obliczanie charakterystyk elektromechanicznych

1. Tabela obliczeniowa

	U	I	P1	s	n	ΔPob1	ΔPd1	Pel	ΔPob2	P2	η	M	cosϕ
Lp	V	A	W		obr/min	W	W	W	W	W		Nm
1	377	5,07	400	0,009	1486	73,2	11,7	157	1,42	5,88	0,015	0,038	0,12
2	379	5,13	720	0,016	1476	75,1	11,8	475	7,60	307,70	0,427	2,024	0,21
3	379	5,13	760	0,02	1470	75,1	11,8	515	10,31	344,99	0,454	2,288	0,23
4	376	5,34	1440	0,035	1447	81,3	12,0	1189	41,61	987,29	0,686	6,755	0,41
5	372	5,87	2240	0,053	1420	98,1	12,6	1972	104,49	1707,01	0,762	12,128	0,59
6	369	6,67	2880	0,068	1397	127	13,4	2582	175,56	2246,24	0,780	16,483	0,68
7	367	7,36	3520	0,082	1376	154	14,1	3194	261,92	2772,18	0,788	20,968	0,75
8	365	8,29	4120	0,101	1348	196	15,0	3751	378,87	3212,33	0,780	25,326	0,79

b. Wzory i obliczenia

Obliczenia dla pierwszego pomiaru

• współczynnik mocy

cosϕ=


• straty obciążenia uzwojenia stojana przy połączeniu w gwiazdę

ΔP_ob1=3*I²*R₁= 3*5,07²*0,95=73,2W

• moc elektromagnetyczna pola wirującego

P_el=P₁-(ΔP_Fen+ΔP_ob1+ΔP_d1)=400-(157,8+73,2+11,7)=157W

• straty dodatkowe w uzwojeniu stojana

ΔP_d1=0,005*P_n*
=0,005*4000*
=11,7W

- straty obciążeniowe wirnika

ΔP_ob2=s*P_el=0,009*157=1,42W

• moc użyteczna na wale silnika

P₂=P₁-ΔP_c= P₁-(ΔP_Fen+ΔP_ob1+ΔP_d1+ ΔP_m+ΔP_ob2)=400-(157,8+73,2+11,7+160+1,42)=5,88W

- sprawność silnika

η=P₂/P₁=5,88/400=0,015

• moment obrotowy na wale silnika

M=P₂/ω=
=
=0,038Nm

Po dokonaniu rozruchu silnik indukcyjny pracuje w stanie jałowym przy bardzo małym poślizgu i momencie elektromagnetycznym.

3. Uwagi i wnioski

Z przeprowadzonych pomiarów przy biegu jałowym współczynnik mocy powinien wynosić od 0.1 do 0.2 .Dla napięcia znamionowego uzyskaliśmy cosϕ =0.11 (400V) i 0.12 (353V).

Przy zasilaniu napięciem zmaniomowym prąd jałowy wynosi od 0.25 do 0.5 In, co potwierdza się z przeprowadzonymi pomiarami (wartość prądu jałowego zależy przede wszystkim od wielkości szczeliny powietrznej w obwodzie magnetycznym, przez którą przechodzi strumień główny).

Pobieranie znacznego prądu jałowego i mały współczynnik mocy stanowią zasadnicze wady silnika asynchronicznego. Wraz ze wzrostem napięcia wzrasta pobór prądu i mocy , a znacznie maleje współczynnik cosϕ. Podczas biegu jałowego wyznaczyliśmy straty silnika.

Straty te dzielimy na:

• straty mechaniczne, nie zależą od zmiany napięcia i wynoszą one 160W

• straty w żelazie, zależą od napięcia w kwadracie, dla małych napięć wynoszą one ok. 10W,

a dla napięcia znamionowego wynoszą 157,8W

• straty obciążenia biegu jałowego, zależą od napięcia, i zmieniają się proporcjonalnie do kwadratu napięcia, i wynoszą dla napięcia znamionowego 78,6W.

Przy stanie zwarcia silnika indukcyjnego współczynnik mocy nieznacznie się zmienia, na wykresie o wartość 0,13. Wraz ze wzrostem napięcia zwarcia wzrasta wartość prądu zwarcia i mocy zwarciowej.

Przebiegi charakterystyki elektromechanicznej silnika asynchronicznego pokrywają się z założeniami teoretycznymi ( otrzymaną charakterystykę porównaliśmy z charakterystyką w książce Maszyny elektryczne, Plmitzer).

Zwiększają moc oddawaną ( wzrost momentu hamującego) prędkość obrotowa nieco maleje, a poślizg wzrasta. Także wzrasta prąd wirnika (wzrasta napięcie indukowane w wirniku,U₂=s*U₁)­ oraz moment elektryczny

Moment elektryczny na wale zmienia się liniowo w zależności o zmian mocy P₂.

Przy początkowym wzroście obciążenia sprawność i współczynnik mocy szybko rosną do ¼ mocy znamionowej silnika.

LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH.

1

2




---