Laboratorium Elektrotechniki |
||||||||
Skład grupy: Agnieszka Zych, Krzysztof Ziółkowski, Rafał Rutkowski |
Wydział WT Grupa 4.3 |
|||||||
Data wyk. Ćwicz:
|
Numer ćwicz: 14 |
Temat ćwiczenia Silnik trójfazowy zwarty |
||||||
Zaliczenie
|
Ocena
|
Data
|
Podpis
|
Wiadomości wstępne.
Silniki asynchroniczne trójfazowe dzięki swoim zaletom ruchowym, prostocie konstrukcji łatwej obsłudze są powszechnie stosowane w napędach przemysłowych i rolniczych. Silnik taki składa się ze stojana i łożyskowanego wirnika. Stojan tworzą sprasowane blach ze stali elektrotechnicznej prądnicowej uformowany w kształcie wydrążonego walca z wyciętymi na wewnętrznej części żłobkami i osadzony sztywno w kadłubie silnika najczęściej odlewanego z żeliwa. W żłobkach umieszcza się trzy uzwojenia fazowe ,rozmieszczone symetrycznie na obwodzie. Początki U, V, W i końce x, y, z są wyprowadzone na tabliczkę zaciskową. Odpowiednio łącząc początki i końce uzwojeń kojarzymy silnik w gwiazdę lub trójkąt.
Wirnik silnika składa się także ze sprasowanego pakietu blach prądnicowych z naciętymi żłobkami na części zewnętrznej. Żłobki wirnika i połączenia są zalewane zwykle aluminium. Pręty w żłobkach połączone pierścieniami tworzą tzw. klatkę stąd nazwa silnik trójfazowy zwarty. Silniki asynchroniczne z wirnikiem o żłobkach normalnych charakteryzują się dużymi prądami rozruchu Ir=5,5÷7,5In oraz posiadają stosunkowo małe momenty rozruchowe Mr≈0,8 Mn.
Silnik trójfazowy skojarzony w gwiazdę lub trójkąt działa dzięki temu że wytwarza wirujące pole magnetyczne , którego prędkość obrotowa względem stojana wyraża się wzorem:
gdzie:
f- częstotliwość napięcia zasilającego w Hz,
p- liczba par biegunów magnetycznych stojana ,
ns- obroty pola wirującego w obr/min.
Wirujące pole magnetyczne przecinające pręty klatki wirnika indukuje w nich siły elektromotorycznej E2, które powodują przepływ przez pręty prądu. Wzajemne oddziaływanie prądu I2 w prętach klatki i wirującego pola magnetycznego na siebie, daje moment napędowy, który powoduje obrót wirnika w kierunku wirowania pola magnetycznego.
gdzie:
Cm.- stała wynikająca z danych konstrukcyjnych silnika,
φ- strumień magnetyczny,
ϕ2-opóżnienie prądu I2 względem E2,
I2-prąd w prętach klatki.
Wartość strumienia φ jest warunkowana wielkością napięcia fazowego uzwojeń stojana:
gdzie:
kq1- wypadkowy współczynnik uzwojeń stojana.
Wykonanie ćwiczenia.
Dane znamionowe silnika.
Typ |
P [kW] |
U [V] |
I [A] |
n [obr/min] |
cosϕ [-] |
η [%] |
Ir/In [-] |
M.r/Mn [-] |
M.max/Mn [-] |
Mn [Nm] |
Q [var] |
sn [%] |
AO100 Lli |
2,2 |
380/220 |
5/8 |
1420 |
0,82 |
80,5 |
5 |
2,2 |
2,4 |
1,25 |
1745 |
5,33 |
Próba zwarcia pomiarowego
Połączenie uzwojeń stojana |
Pomiary |
Obliczenia |
||||||||
|
Uz [V] |
Iz [A] |
F1 [Kg] |
F2 [Kg] |
Ir [A] |
Mr [Nm] |
IrY/IrΔ |
IrΔ/In |
MrY/MrΔ |
MrΔ/Mn |
w gwiazdę |
80 |
5 |
4,8 |
5,9 |
13,75 |
8,98 |
0,31 |
3,21 |
1,54 |
1,2 |
w trójkąt |
40 |
8 |
4,8 |
5,9 |
44 |
35,91 |
|
|
|
|
Obliczenia:
D=0,22m Un=220 V IN=8A
w trójkąt
w gwiazdę
Schemat układu badawczego.
Próba rozruch bezpośredniego.
L.p. |
Połączenie w gwiazdę |
Połączenie w trójkąt |
IrśrΔ / Irśrgw |
IrśrΔ/InΔ |
||||||
|
IAr [A] |
ϑi [-] |
Ir [A] |
Irśr [A] |
IAr [A] |
ϑi [-] |
Ir [A] |
Irśr [A] |
|
|
1 |
1,4 |
10 |
14 |
14,3 |
3,7 |
10 |
37 |
37,3 |
2,6 |
4,63 |
2 |
1,5 |
10 |
15 |
|
4 |
10 |
40 |
|
|
|
3 |
1,4 |
10 |
14 |
|
3,5 |
10 |
35 |
|
|
|
Porównanie wielkości charakteryzujących rozruch.
|
IrT/IrG [-] |
IrΔ / In |
MrΔ / Mn |
|
|
5 |
2,2 |
Próba zwarcia |
3,2 |
5,5 |
0,25 |
|
2,61 |
4,66 |
|
Charakterystyka napięciowo-prądowa biegu jałowego
U [V] |
80 |
120 |
160 |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
I0 [A] |
1,6 |
2,2 |
2,8 |
3,9 |
4,7 |
5,7 |
7,4 |
9,4 |
Wykres charakterystyki U=f(I0)
dla Un I0% = 100% I 0 = 4,75/8 *100% = 59,37%
dla I0 = In U'% =100% U' = 265/220 * 100% = 120%
Próba obciążenia.
L.p. |
Pomiary |
Obliczenia |
|||||||||||
|
I [A] |
Pw [W] |
F1 [kG] |
F2 [kG] |
n [obr/min] |
P1 [W] |
F [N] |
M [Nm] |
P [W] |
cosϕ [-] |
η [%] |
S [%] |
Q [var] |
1 |
4,7 |
60 |
0 |
0 |
1420 |
180 |
0 |
0 |
0 |
0,1 |
— |
5,33 |
1781,96 |
2 |
5,3 |
340 |
2 |
5 |
1400 |
1020 |
29,43 |
3,24 |
474,77 |
0,505 |
46,54 |
6,67 |
1743,13 |
3 |
6 |
480 |
7 |
10,7 |
1390 |
1440 |
36,3 |
3,99 |
580,49 |
0,63 |
40,31 |
7,33 |
1775,53 |
4 |
6,8 |
620 |
4,8 |
14,5 |
1370 |
1860 |
95,16 |
10,47 |
1501,33 |
0,718 |
80,71 |
8,86 |
1803,55 |
5 |
7,4 |
720 |
6,8 |
17,1 |
1360 |
2160 |
101,04 |
11,11 |
1581,47 |
0,766 |
73,21 |
9,33 |
1812,67 |
6 |
8 |
800 |
6,6 |
18,1 |
1350 |
2400 |
112,82 |
12,34 |
1743,64 |
0,787 |
72,65 |
10 |
1880,73 |
7 |
9 |
920 |
6,6 |
19,2 |
1340 |
2760 |
123,61 |
13,6 |
1907,5 |
0,805 |
69,11 |
10,67 |
2034,61 |
P=3 Pw
Dane |
I [A] |
P [W] |
N [obr/min] |
cosϕ [-] |
η [%] |
Q [var] |
Z tabliczki znamionowej |
8 |
2200 |
1420 |
0,82 |
80,5 |
1745 |
Z pomiarów
|
8 |
1750 |
1370 |
0,79 |
80 |
1950 |
Praca nienaturalna.
Pomiary |
Obliczenia |
||||||||||||
U [V] |
I [A] |
Pw [W] |
F1 [kG] |
F2 [kG] |
n [obr/min] |
P1 [W] |
F [N] |
M [Nm] |
P [W] |
cosϕ [-] |
η [%] |
S [%] |
Q [var] |
220 |
5 |
520 |
2,8 |
11,5 |
1280 |
1560 |
85,35 |
9,39 |
1257,76 |
0,66 |
80,63 |
14,67 |
1431,35 |
Rodzaj pracy |
I [A] |
P [W] |
n [obr/min] |
cosϕ [-] |
η [%] |
Q [var] |
Naturalna |
6,68 |
1257,76 |
1370 |
0,69 |
69 |
1760 |
Nienaturalna |
5 |
1257,76 |
1280 |
0,66 |
80,69 |
1431,35 |
Obliczenia:
P=3 Pw
Wnioski:
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów i obliczeń możemy stwierdzić że przełącznik gwiazda/trójkąt jest ekonomicznym rozwiązaniem podczas rozruchu silników trójfazowych gdyż, dzięki niemu uzyskuje się trzykrotnie mniejszy prąd rozruchu, co minimalizuje obciążenie sieci elektrycznej, kosztem malejącego momentu rozruchowego.
Przy próbie rozruchu bezpośredniego stosunek prądu rozruchowego w przypadku połączenia w „trójkąt” do prądu rozruchowego w przypadku połączenia w „gwiazdę” wynosi 2,6. Teoretycznie stosunek ten powinien wynosić = 1,732. Rozbieżność pomiarów może być zlikwidowana w przypadku użycia specjalnych przyrządów pomiarowych.
Porównując iloraz Ir do In w przypadku pomiarów wynosi on 4,23,natomiast w danych znamionowych 5. Spowodowane jest to również zastosowaniem nieodpowiednich przyrządów pomiarowych.
N
L3
L3
L2
A
W
L2
y
z
x
L
K
L1
L1
u
y
v
z
w
x
u
v
w
l
k
Qt
T
Qb
Ar
Przełącznik
gwiazda / trójkąt
Tabliczka zaciskowa
silnika
Q