Agata Kłys Rzeszów, 22.11.2005

Piotr Czuryło

Bartłomiej Haraszczuk

L-02 III ED

Laboratorium Maszyn Elektrycznych.

Temat: Silnik synchroniczny.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, zasady działania oraz własności ruchowych silnika synchronicznego.

2. Dane znamionowe:

Typ:-

SN = 10 kVA

UN = 400 V (Y)

n = 1500 obr/min

IN1 = 14,4 A cosφ = 0,80

IN2 = 11,6 A cosφ = 1

p=2

Wzbudzenie:

Uf = 80 V

If = 9,4 A

f_N = 50 Hz

R_w = 2,63

3. Układ pomiarowy.

4. Rozruch silnika.

Załączamy trójfazowe uzwojenie do sieci co powoduje powstanie pola wirującego. Dzięki klatce rozruchowej, powstaje moment (jak w silniku klatkowym) i silnik rusza, osiągając prędkość podsynchroniczną. W tym czasie uzwojenie wzbudzenia nie jest zasilane. Silnik rusza a następnie pracuje z bardzo małym poślizgiem, zasilamy obwód wzbudzenia które wytwarza pole stałe, silnik wchodzi w ”synchronizm”.

Podczas rozruchu asynchronicznego, uzwojenie wzbudzenia nie może być rozwarte, gdyż wyidukowałoby się w nim znaczne napięcie, zwłaszcza w chwili załączenia, gdy prędkość pola względem wirnika jest bardzo duża. Mogłoby to spowodować uszkodzenie izolacji i zagrożenie dla obsługi. Dlatego na okres rozruchu należy obwód wzbudzenia zewrzeć przez odpowiednią rezystancję.

5. Pomiar charakterystyk kątowych: P=f(ϑ), If = const.

5.1 Tabele pomiarowe.

Iw1=6[A]
P1[W]	P2[W]	P3[W]	P[W]	Ia[A]	Ib[A]	Ic[A]	ϑmech	ϑel = ϑmech*p
280	160	320	760	7	6,3	6,4	0	0
760	640	820	2220	8,4	7,5	7,8	3	6
880	840	1000	2720	8,6	7,8	8,2	5	10
1120	1000	1160	3280	9	8,3	8,6	6	12
1320	1160	1340	3820	9,6	8,8	9	7	14
1520	1340	1540	4400	10	9,2	9,6	8	16
1800	1640	1860	5300	11	10,3	10,4	10	20

Iw2=5[A]
P1[W]	P2[W]	P3[W]	P[W]	Ia[A]	Ib[A]	Ic[A]	ϑmech	ϑel = ϑmech*p
240	120	280	640	5	4,3	4,3	0	0
480	400	520	1400	5,4	4,6	4,8	1	2
800	700	840	2340	6,1	5,2	5,6	3	6
1000	900	1060	2960	6,6	5,7	6,2	4	8
1200	1120	1300	3620	7,2	6,4	7,1	6	12
1440	1360	1520	4320	8	7,3	7,8	7	14
1720	1620	1780	5120	9	8,2	8,8	10	20
1840	1760	1920	5520	9,6	8,8	9,4	11	22
2040	1920	2060	6020	10,1	9,6	10,2	12	24

Iw3=4[A]
P1[W]	P2[W]	P3[W]	P[W]	Ia[A]	Ib[A]	Ic[A]	ϑmech	ϑel= ϑmech*p
200	120	260	580	2,6	2	2,1	0	0
680	540	700	1920	3,9	3,1	3,6	4	8
800	720	860	2380	4,3	3,7	4,3	5	10
1080	1000	1140	3220	5,6	5	5,6	6	12
1440	1360	1480	4280	7,7	7,5	8	10	20
1480	1440	1560	4480	8,8	8,7	9	15	30
1560	1540	1660	4760	9,8	9,7	9,8	17	34

5.2 Charakterystyki.

6. Wyznaczanie strat i sprawności.

6.1 Wyznaczanie strat mechanicznych i w rdzeniu. P = f (U²)

6.1.1 Tabele pomiarowe.

U[V]	P1[W]	P2[W]	P3[W]	P[W]	Ia[A]	Ib[A]	Ic[A]	If[A]	U^2[V*V]
448	200	40	240	480	1	0,6	1,2	4,3	200704
409	160	80	240	480	1	0,5	1	4,2	167281
375	160	100	200	460	1	1,3	1,2	3	140625
330	120	100	160	380	0,8	0,6	0,9	2,6	108900
287	120	100	160	380	1	1,2	1,5	1,9	82369
240	100	100	130	330	0,8	0,8	1,1	1,6	57600
185	80	100	120	300	1	0,8	1,2	1,3	34225
122	80	100	100	280	1,4	1,4	1,6	1,3	14884

6.1.2 Charakterystyki.

6.2 Wyznaczanie strat obciążeniowych P = f (I²) U = 118 V.

6.2.1 Tabele pomiarowe.

P1[W]	P2[W]	P3[W]	P[W]	Ia[A]	Ib[A]	Ic[A]	I[A]	I^2[A*A]
80	100	100	280	1,9	2	2,1	2	4
80	100	100	280	1,6	1,5	1,7	1,6	2,56
100	110	120	330	4	3,8	3,9	3,9	15,2
120	120	160	400	5,7	5,5	5,7	5,63	31,7
140	160	160	460	7,3	7	7,3	7,2	51,8
160	180	180	520	9,1	8,8	9	8,96	79,2
200	220	240	660	10,3	10,4	10,4	10,36	106

6.2.2 Charakterystyki.

6.3 Obliczanie sprawności.

P₁- moc pobrana

ΔP_Fe - straty w obwodzie magnetycznym stojana

ΔP_m - straty mechaniczne

ΔP_obc - straty obciążenia

ΔP_wzb - straty wzbudzenia

P₁ = 5300 W

ΔP_wzb= I_f² ⋅ R_f = 6²*2,63 = 94,7 W

Z wykresu odczytujemy:

ΔP_obc=371,2 W

ΔP_m= 262 W

ΔP_Fe= 192 W

η=
=
= 0,83

7. Wnioski.

Pierwszym punktem naszego ćwiczenia było przeprowadzenie rozruchu silnika synchronicznego. Jak wiemy jest kilka sposobów rozruchu m.in.: częstotliwościowy, asynchroniczny lub przy pomocy innej maszyny. My wykorzystaliśmy ten drugi z uwagi na to, że badana przez nas maszyna wyposażona została w klatkę rozruchową. Jest to najczęściej stosowana obecnie metoda rozruchu gdyż nie wymaga skomplikowanych i drogich tyrystorowych lub tranzystorowych przemienników częstotliwościowych (rozruch częstotliwościowy) czy „obcej” maszyny doprowadzającej do prędkości synchronicznej.

W punkcie drugim przeprowadzaliśmy pomiar charakterystyk kątowych, którego wyniki zamieszczone są w tabelach. Nie można było wykonać pomiarów dla ϑ > 40 ponieważ spowodowałoby to przeciążenie maszyny (przekroczenie prądu znamionowego itp.). Z charakterystyki kątowej widać, że wraz ze wzrostem kąta ϑ parabolicznie rośnie moc P, tym bardziej im większy jest prąd wzbudzenia I_f. Zniekształcenia tych przebiegów jak również to, że w pewnym zakresie krzywa dla prądu wzbudzenia równego 5 A znajdowała się powyżej krzywej dla prądu równego 6 A mogą wynikać z błędów towarzyszących do których można zaliczyć: trudności w utrzymaniu niektórych wielkości na stałym poziomie, trudności w dokładnym odczycie wartości z mierników (balansowanie wskazówek mierników wywołane „gotującym się” roztworem w beczce oporowej), itp.

Ostatnim punktem ćwiczenia było wyznaczanie strat mechanicznych i w rdzeniu oraz strat obciążeniowych. Obie charakterystyki są w przybliżeniu prostoliniowe co świadczy o małym wpływie błędów pomiarowych na ich kształt.