1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności wykonywania podstawowych pomiarów przy badaniu asynchronicznego silnika pierścieniowego oraz na zapoznaniu się z podstawowymi charakterystykami i własnościami silników pierścieniowych, oraz sporządzenie wykresu kołowego na podstawie otrzymanych wyników.

2. Dane znamionowe:

Dane znamionowe badanego silnika:

1. Typ: SZUe-44a Nr fabryczny: 442571

2. Moc znamionowa: P_n = 3 kW

3. Prędkość obrotowa n_n = 1420 obr/min

4. Napięcie znamionowe stojana: U_n = 220/380 V

5. Prąd znamionowy: I_n = 11.4/6.6 A

6. Częstotliwość znamionowa: f_n = 50 Hz

7. Napięcie znamionowe wirnika: U_wn = 80 V

8. Prąd znamionowy wirnika: I_wn = 26 A

9. Rodzaj pracy: C

10. Klasa izolacji: E

11. Znamionowy współczynnik mocy: cosϕ_n = 0.81

12. Ciężar: 73 kg

Dane znamionowe prądnicy hamowniczej:

1. Typ: PZMb 54a Nr fabryczny: 568381

2. Moc znamionowa: P_n = 3,5 kW

3. Napięcie znamionowe: U_n = 230 V

4. Prąd znamionowy stojana: I_n = 15,2 A

5. Prędkość obrotowa znamionowa n_n = 1450 obr/min

6. Prąd wzbudzenia: I_wn = 0,73 A

7. Rodzaj pracy: C

8. Klasa izolacji: B

9. Stopień ochrony IP 44

10. Ciężar: 73 kg

3. Pomiar rezystancji izolacji i uzwojeń.

Tablica pomiarowa:

Izolacja między	R15	R60	R15/ R60
	MΩ	MΩ	-
Fazą U a stojanem	> 50	> 50
Fazą V a stojanem
Fazą W a stojanem
Fazami U i V	> 50	> 50
Fazami V i W	> 50	> 50
Fazami U i W	> 50	> 50

4. Wyznaczanie „początków” i „końców” uzwojeń fazowych stojana.

1. układ połączeń:

Dowolne uzwojenie stojana zasilamy napięciem obniżonym (równym połowie znamionowego) przy otwartych uzwojeniach wirnika. Na podstawie wskazań woltomierzy określa się prawidłowość połączenia uzwojeń. Jeżeli początki uzwojeń są dobrze dobrane to wskazania V₄ jest bliskie zeru a V₂ i V₃ będą w przybliżeniu jednakowe i równe 1,5 U zasilającego wskazywanego przez V₁.

2. wyniki pomiarów:

U1	U2	U3	U4
V	V	V	V
100	143	143	0

5. Badanie silnika przy otwartych uzwojeniach wirnika.

1. układ połączeń:

Dla kilku wartości napięcia zasilającego odczytuje się wskazania mierników przy rozwartych uzwojeniach wirnika.

2. tablica pomiarowa:

Lp	U1UV	U1UW	U1VW	U1	I1U	I1V	I1W	Im	U2UV	U2UW	U2VW	U20	ϑ
	V	V	V	V	A	A	A	A	V	V	V	V	-
1	380	380	380	380	3,2	3,35	3,3	3,28	80	80	80	80	4,75
2	340	340	340	340	2,75	2,8	2,8	2,78	73	73	72	73	4,68
3	320	320	320	320	2,5	2,45	2,4	2,45	68	68	68	68	4,71
4	280	280	280	280	2,25	2,1	2,1	2,12	58	58	58	58	4,83
5	250	250	250	250	1,8	1,8	1,8	1,8	52	52	52	52	4,81

Przykładowe obliczenia:

4. charakterystyki magnesowania indukcyjnego silnika pierścieniowego

6. Próba biegu jałowego.

a) układ połączeń:

A_u - amperomierz elektromagnetyczny kl.. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

A_v - amperomierz elektromagnetyczny kl.. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

A_w - amperomierz elektromagnetyczny kl.. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

W₁, W₂ - watomierz elektrodynamiczny kl.. 0.5 U_N1 =400 V, U_N1 =200 V, I_N1 =5 A

V₁ - woltomierz elektromagnetyczny kl.. 1.5 R=150Ω/V

Po dokonaniu rozruchu silnika za pomocą rozrusznika wykonuje się pomiary dla kilku wartości napięcia zasilającego.

b) tablica pomiarowa:

I1U	I1V	I1W	I10	UUV	UUW	UVW	U0	α1	α2	P0	ΔPap	ΔP0	cosϕ
A	A	A	A	V	V	V	V	dz	dz	W	W	W	-
3.7	3.6	3.6	3.63	400	400	400	400	-26	43	340	8.53	331.47	0.13
2.9	2.7	2.75	2.78	340	340	340	340	-15.5	29.5	280	6.16	273.84	0.17
2.45	2.35	2.3	2.37	300	300	300	300	-10.5	23.5	260	4.8	255.2	0.21
1.95	1.8	1.8	1.85	240	240	240	240	-5	16	220	3.07	216.93	0.28
1.65	1.55	1.5	1.57	200	200	200	200	-4	24.5	200	3.47	201.53	0.37
1.45	1.3	1.25	1.33	160	160	160	160	0	18	180	2.22	177.78	0.48
1.35	1.3	1.25	1.3	150	150	150	150	1	17	180	1.95	178.05	0.53
1.35	1.275	1.15	1.24	100	100	100	100	4	12.5	165	0.87	164.13	0.76
1.3	1.3	1.2	1.28	80	80	80	80	4.5	12	165	0.56	164.44	0.93
1.4	1.4	1.3	1.37	60	60	60	60	5	11	160	0.31	159.69	0.99

Przykładowe obliczenia:














































Charakterystyki zasadniczych wielkości silnika asynchronicznego przy biegu jałowym.

Przy U_o=U_N:

I_0N=3.4A, ΔP_0N=312W, cosϕ₀=0.145, ΔP_M=155W, ΔP_ż=155W

Procentowa wartość znamionowego prądu biegu jałowego w stosunku do prądu znamionowego silnika wynosi i_0N=51.52%.

7. Próba zwarcia.

a) układ połączeń:

A_u - amperomierz elektromagnetyczny kl. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

A_v - amperomierz elektromagnetyczny kl.. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

A_w - amperomierz elektromagnetyczny kl.. 0.5 I_N1 = 6A, I_N1 = 3 A

W₁, W₂ - watomierz elektrodynamiczny kl.. 0.5 U_N1 =400 V, U_N1 =200 V, I_N1 =5 A

V₁ - woltomierz elektromagnetyczny kl. 1.5

b) tablica pomiarowa:

I1U	I1V	I1W	IZ	UUV	UUW	UVW	UZ	α1	α2	PZ	ΔPap	ΔPZ	cosϕ	F	M
A	A	A	A	V	V	V	V	dz	dz	W	W	W	-	N	Nm
6	5.8	5.7	6.83	68	68	68	68	-2	35	330	0.82	329.18	0.51	0.6	0.14
5.4	5.35	5.25	5.33	63	63	63	63	-1	28	270	0.79	268.21	0.46	0.4	0.1
5	4.8	4.75	4.85	58	58	58	58	-1	23	220	0.67	219.33	0.45	0.3	0.07
4.5	4.35	4.3	4.38	52	52	52	52	-1	19	190	0.54	189.46	0.48	0.2	0.05
4	3.9	3.8	3.9	47	47	47	47	-1	15	140	0.44	139.56	0.44	0.1	0.02
3.5	3.4	3.3	3.4	41	41	41	41	-0.5	11.5	110	0.34	109.66	0.45	0.1	0.02
3	2.8	2.8	2.87	35	35	35	35	-0.5	8.5	80	0.25	79.75	0.46	0	0
2.5	2.4	2.3	2.4	29	29	29	29	-0.5	6.6	60	0.17	59.83	0.5	0	0
2	1.95	1.86	1.93	23	23	23	23	0	4	40	0.11	39.89	0.51	0	0
1.5	1.45	1.35	1.43	16	16	16	16	0	2	20	0.05	19.96	0.5	0	0

Przykładowe obliczenia:

c) charakterystyki zwarcia silnika asynchronicznego






























a) Prąd zwarcia odpowiadający napięciu znamionowemu:

2. Krotność znamionowego prądu zwarcia w stosunku do prądu znamionowego:

c) cosϕ_Z= 0.51

4. Procentowe napięcie zwarcia:

5. Impedancja zwarciowa fazowa:

6. Rezystancja zwarciowa fazowa:

7. Zwarciowa reaktancja fazowa:

8. Pomiar momentu rozruchowego przy różnych rezystancjach w wirniku.

1. Tablica pomiarowa:

UZ=60V l=23 cm RV=7500Ω RW1=30000Ω
I1U	I1V	I1W	IZ	α1	α2	PZ	ΔPap	ΔPZ	cosϕ	U4	U5	U5	URD	RDW	F	M
A	A	A	A	dz	dz	W	W	W	-	V	V	V	V	Ω	N	Nm
6	5.9	5.8	5.9	0	17	170	0.72	179.28	0.31	34.5	34.5	34.5	34.5	0	1.3	0.3
4.3	4.2	4.15	4.22	4.5	14	185	0.72	184.28	0.42	34.5	34.5	34.5	34.5	0.2	1	0.23
3.15	3.1	3.05	3.1	4.5	10.5	150	0.72	149.28	0.46	34.5	34.5	34.5	34.5	0.39	0.75	0.17
2.5	2.45	2.4	2.45	4	7.5	115	0.72	114.28	0.45	34.5	34.5	34.5	34.5	0.58	0.45	0.1
2	1.95	1.95	1.97	3.5	7	105	0.72	104.28	0.51	34.5	34.5	34.5	34.5	0.77	0.3	0.07
1.75	1.7	1.7	1.72	3	6	90	0.72	89.28	0.5	34.5	34.5	34.5	34.5	0.99	0.25	0.06
1.55	1.5	1.5	1.52	2.5	5	75	0.72	74.28	0.48	34.5	34.5	34.5	34.5	1.19	0.2	0.05
1.35	1.35	1.35	1.35	2	4.5	65	0.72	64.28	0.47	34.5	34.5	34.5	34.5	1.39	0.2	0.05
1.25	1.25	1.25	1.25	2	4.5	65	0.72	64.28	0.5	34.5	34.5	34.5	34.5	1.6	0.15	0.04
1.15	1.15	1.15	1.15	2	4	65	0.72	64.28	0.54	34.5	34.5	34.5	34.5	1.8	0.1	0.02
















I_ZM=4A, ΔP_ZM=184W, cosϕ_ZM=0.41, R_DW=0.2Ω,

1. Impedancja zwarciowa fazowa:

2. Rezystancja zwarciowa fazowa:

3. Zwarciowa reaktancja fazowa:

4. Poślizg krytyczny:

9. Próba obciążenia.

a) Schemat układu pomiarowego.

Obciążenie badanego silnika stanowi prądnica prądu stałego. Po dokonaniu rozruchu silnika włącza się obwód wzbudzenia prądnicy i reguluje prąd wzbudzenia do ustalonej wartości. Obciążenie silnika następuje w chwili gdy w obwodzie twornika płynie prąd. Energia wytworzona w prądnicy jest wytracana w rezystorze. Wykonuje się kilka pomiarów.

b) tablica pomiarów:

UZ=180V I=0.6 cm RV=30000Ω RW1=60000Ω
I1U	I1V	I1W	α1	α2	P	ΔPap	cosϕ	n	s	Iw	UP	I7	PWP	P1	POP	P2	η	M
A	A	A	-	-	W	W	-	1/s	-	A	V	A	W	W	W	W	-	Nm
6.4	6.45	6,25	27	61.5	3540	9.63	0,84	1420	0,053	16	216	11	2462.	3531,37	134	2596.	0,74	0,29
6.2	6.1	6,1	23	55.5	3140	9.63	0,78	1429	0,047	12,75	220	10	2200	3131,37	137	2337	0,75	0,28
5.2	5.2	5,2	15.5	46	2460	9.63	0,72	1446	0,036	9,25	226	8	1808	2451,37	138	1946	0,79	0,21
4.6	4.5	4,5	9	39	1920	9.63	0,65	1459	0,027	7,5	232	6	1392	1811,37	144	1536	0,8	0,17
3.9	3.9	3,9	2	31.5	1340	9.63	0,52	1471	0,019	6	236	4	944	1391,37	145	1089	0,78	0,12
3.5	3.5	3,5	-4	25.5	860	9.63	0,37	1484	0,011	5,55	240	2	480	851,37	147	627	0,74	0,08
3.4	3.4	3,4	-7	22.5	620	9.63	0,28	1489	0,007	3,9	242	1	242	611,37	150	392	0,64	0,04

Charakterystyki z próby obciążenia silnika w funkcji: a) prądu silnika, b) mocy pobranej przez silnik.

Przykładowe obliczenia:

10. Wykonanie wykresu kołowego.

Skala mocy p=

Skala momentu m=

I1n=17,2 A I'2n=16 A sn=0,07 η=P2n/P1n=0,3 Mmax/M­n=1,76

cosϕn=0,9 P1n=10216 W su=0,22 P2 max/P2n=1,44

11. Zestawienie charakterystycznych wielkości silnika badanego:

Wielkość	Un	In	Io/In	P2N	P1N	n	Mn	Sn	η
dane	V	A	-	kW	kW	1/s	Nm	-	-
tabliczka znamionowa	380/220	11.4	0.28	3	6.1	1420	0.34	0.05	0.49
pomiary (dla In=7.5A)	380	6.4	0.51	3.5	3.531	1420	0.29	0.053	0.85
wykres kołowy	380/220	17.2	0.18	3	10	1420	0.34	0.07	0.3

Wnioski:

Na podstawie wykonanych pomiarów wyznaczono wszystkie charakterystyki, określające własności badanego silnika. Porównując otrzymane wykresy z wykresami zawartymi we wprowadzeniu teoretycznym można stwierdzić, że część się pokrywa z założeniami teoretycznymi a część nie. Rozbieżności widać także porównując parametry otrzymane z obliczeń z parametrami podanymi na tabliczce znamionowej.

Bardzo mało dokładne było wyznaczenie momentu rozruchowego przy próbie zwarcia. Spowodowane to było tym, że do pomiaru siły użyto dynamometru o bardzo małej czułości, co po uwzględnieniu wartości momentu znamionowego pozwala stwierdzić, że obliczona wartość momentu jest w przypadkowa.

Niewielka czułość dynamometru nie pozwoliła na wyznaczenie maksimum momentu rozruchowego w funkcji rezystancji dodatkowej miernika. Także tylko w niewielkim stopniu uzyskano maksimum ΔPz=f(Rdw). Przyczyną tego mogło być to, że rezystancja dodatkowa zmieniała się skokowo, a nie ciągle, przez co wartość rezystancji dodatkowej, przy której wystąpiło maksimum była przeskalowana.

ΔP₀

cosϕ₀=f (U₀ )

cosϕ

I₀

ΔP₀=f (U₀ )

I₀=f (U₀ )

U₀

cosϕ

ΔP₀

I₀

U₀

U₀

U₀

ΔP₀

ΔP_M

ΔP_Z

U₀²

U_Z

M_R

I_Z

cosϕ

ΔP_Z

M_R=f (U_Z )

I_Z=f (U_Z )

ΔP_Z=f (U_Z )

cosϕ_Z=f (U_Z )

I_Z

ΔP_Z

cosϕ

U_Z

U_Z

U_Z

cosϕ_Z=f (R_DW )

ΔP_Z

cosϕ

R_DW

M_R=f (R_DW)

ΔP_Z=f (R_DW)

I_Z=f (R_DW )

I_Z

M_R

---