9.

„Narysować model obwodowy (schemat zastępczy) SI, nazwać tworzące go elementy i dokonać interpretacji fizycznej tych elementów. Odwołać się do analogii z modelem obwodowym transformatora.”

Analogiem modelu obwodowego MI jest model obwodowy transformatora obciążonego rezystancją
, jednakże aby było można się posłużyć modelem obwodowym transformatora do opisu właściwości ruchowych MI, należy częstotliwość
prądów wirnika transformować do częstotliwości
prądów stojana.

Model obwodowy jest podstawą analizy silnika indukcyjnego dla dowolnego stanu pracy. Przedstawiony model — nazywany zwykle modelem o konturze „T” — odpowiada silnikowi indukcyjnemu
o uzwojeniu wirnika zarówno sprowadzonym (zredukowanym) do przekładni ϑi = 1 jaki i transformowanym
do częstotliwości prądów stojana. Topologia i elementy modelu wynikają z podanych wyżej rozważań fizycznych dotyczących biegu jałowego, stanu obciążenia i stanu zwarcia silnika indukcyjnego.
Wartości parametrów modelu wyznacza się na podstawie wyników dwóch prób: biegu jałowego i stanu zwarcia.

U_s - napięcia fazowe na zaciskach uzwojeń.

I_s - prądy fazowe.

I_r - prądy płynące w uzwojeniach.

Φ_m - strumień magnetyczny główny (magnesujący).

Φ_σs , Φ_σr - strumienie rozproszenia uzwojeń.

ΔP_Fe - straty w żelazie.

ΔP_Cus, ΔP_Cur - straty w uzwojeniach.

ΔP_m - straty mechaniczne (tarcia, wentylacyjne).

R_m - rezystancja modelująca obciążenie wału silnika.

Moc pola wirującego P_e i moc mechaniczna P_m wytwarzana przez maszynę indukcyjną pracującą jako silnik:

10.

„Narysować charakterystykę mechaniczną MI (przy założeniu Rs ≅ 0). Zaznacz zakresy prędkości obrotowej odpowiadające pracy: silnikowej, prądnicowej i hamulcowej. Zaznaczyć charakterystyczne wartości momentu obrotowego.

W przybliżeniu charakterystyka MI opisana jest zależnością:

,

gdzie: p - liczba par biegunów; m_s - liczba faz stojana; U_s - napięcia stojana (wartość fazowa); poślizg -
; poślizg krytyczny
;
- pulsacja napięcia stojana;
- reaktancja zwarcia.”

[prędkość w obr./min.:
]

11.

„Wymienić metody sterowania prędkości obrotowej SI (posłużyć się odpowiednim wzorem).”

Po przekształceniu wzoru na poślizg otrzymujemy wzór na prędkość obrotową silnika indukcyjnego.

Ze wzoru tego wiadomo, że na prędkość obrotową silnika można wpłynąć poprzez:

1. Zmianę liczby par biegunów.

2. Zmianę poślizgu.

3. Zmianę częstotliwości napięcia zasilającego.

Ad. 1:

Zmianę prędkości obrotowej silnika realizować można umieszczając w stojanie kilka niezależnych uzwojeń o różnych liczbach par biegunów (z reguły nie więcej niż dwa) lub jedno uzwojenie o przełączalnej liczbie par biegunów. Przełączając zasilanie pomiędzy uzwojeniami, otrzyma się pola wirujące z różnymi prędkościami. W tym przypadku możliwa jest tylko i wyłącznie skokowa regulacja prędkości obrotowej. Silniki sterowane w ten sposób nazywane są silnikami wielobiegowymi i wykonuje się je wyłącznie jako silniki klatkowe.

Ad. 2:

Wartość poślizgu można regulować za pomocą zmiany napięcia w obwodzie stojana, poprzez zastosowanie kaskady podsynchronicznej lub poprzez zmianę rezystancji wirnika w silnikach pierścieniowych.

Ad. 3:

Zmieniając wartość częstotliwości zasilania możemy płynnie zmieniać prędkość silnika, ponieważ częstotliwość zasilania wpływa na prędkość wirowania pola magnetycznego wytwarzanego w stojanie, czyli na prędkość synchroniczną silnika.

Obecnie ze względu na bardzo dynamiczny rozwój elektroniki, energoelektroniki, i znaczny spadek cen urządzeń mikroprocesorowych, silniki indukcyjne zasila się z urządzeń zwanych falownikami.

12.

„Na podstawie jakich prób wyznacza się parametry modelu obwodowego (schematu zastępczego) SI? Podać zależności między wynikami tych prób i parametrami modelu obwodowego.”

Wartości parametrów modelu obwodowego wyznacza się na podstawie wyników prób biegu jałowego i stanu zwarcia.

Próba jałowa:

Wartości pomierzone w próbie jałowej:

U_s - napięcie stojana,

I_o - prąd biegu jałowego,

P_o - moc biegu jałowego,

Wartości obliczone:

- straty w uzwojeniu stojana;

- pomierzone straty jałowe;

- współczynnik mocy przy biegu jałowym,

- składowa czynna prądu biegu jałowego,

- składowa magnesująca prądu biegu jałowego

,
- parametry gałęzi poprzecznej schematu obwodowego MI

I_ocz = I_om + I_Fe - składowa I_om wynika z wartości strat mechanicznych, zaś składowa I_Fe ze strat w żelazie.

ΔP_Fe=
- straty w rdzeniu (żelazie),

ΔP_m=
- straty mechaniczne.

Próba zwarcia:

Wartości pomierzone w próbie jałowej:

U_z , I_{z ,} P_z

Wartości obliczone:

- współczynnik mocy przy stanie zwarcia

,
,
- parametry gałęzi podłużnej schematu zastępczego silnika indukcyjnego

- reaktancje rozproszeniowe

---