1. Parametry urządzeń

Parametry silnika trójfazowego klatkowego :

• Moc znamionowa : P=1,5 [kW]

• Napięcie znamionowe przy połączeniu w gwiazdę / trójkąt: U=220/380 [V]

• Prąd znamionowy przy połączeniu w gwiazdę / trójkąt I= 3,5 / 6 [A]

• Znamionowa prędkość obrotowa silnika : n=1410 [obr/min]

• Współczynnik mocy :cos
  =0,8

2. Cel i zakres ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było poznanie budowy, zasady działania i własności silników klatkowych:

• wyznaczanie charakterystyk obciążeniowych przy zmiennym momencie oraz przy zmiennym napięciu zasilającym;

W maszynach indukcyjnych występuje pole magnetyczne wirujące o prędkości kątowej:

lub równoważnej jej prędkości obrotowej:

Uzwojenie wzbudzającej typowej trójfazowej maszyny indukcyjnej znajduje się w stojanie. Na jego obwodzie są rozmieszczone symetrycznie grupy cewek fazowych, tworzących tzw. strefy fazowe. Uzwojenia fazowe stojana są ze sobą sprzężone magnetycznie. Rola uzwojenia stojana maszyny indukcyjnej nie ogranicza się do wytworzenia strumienia wzbudzającego, podobnie jak uzwojenie pierwotne transformatora pośredniczy w przekazywaniu energii z sieci do uzwojenia wtórnego, tzn. do wirnika. Wirnik trójfazowy silnika indukcyjnego może być wykonany jako pierścieniowy lub klatkowy, od którego silnik przyjmuje nazwę.

3. Budowa i zasada działania silnika indukcyjnego trójfazowego:

Silnik klatkowy to rodzaj silnika elektrycznego asynchronicznego, w którym wirnik jest walcem zbudowanym z blach ze żłobkami, w których umieszczone zostały miedziane lub aluminiowe nieizolowanych pręty, połączonych po obu stronach wirnika pierścieniami zwierającymi wykonanymi z takiego samego rodzaju metalu. Pierścienie z prętami tworzą 'szkielet' w rodzaju metalowej klatki- stąd nazwa tych wirników. Obwód elektryczny wirnika zawsze jest zwarty (silnik ten inaczej zwany jest silnikiem indukcyjnym zwartym) dlatego nie ma możliwości dołączania elementów dodatkowych, tak jak w wirniku silnika pierścieniowego.

Klatka pełni funkcję wielofazowego uzwojenia wirnika, a liczbą faz jest liczba prętów, z których jest ona wykonana. Regulacja obrotów tego silnika realizowana jest przy pomocy zmiany częstotliwości napięcia zasilającego, zmianę liczby par biegunów lub zmianę napięcia zasilającego.

Zasada działania silnika indukcyjnego polega na wzajemnym oddziaływaniu wirującego pola magnetycznego stojana i prądu w uzwojeniu wirnika, wytworzonego tym strumieniem. Prędkość obrotowa wirnika n musi być mniejsza od prędkości pola stojana, aby zachodziło indukowanie sił elektromotorycznych w uzwojeniach wirnika. Wirnik obraca się asynchronicznie (z mniejszą prędkością) względem pola stojana - stąd druga nazwa tych silników.

4. Wyniki pomiarów:

Połączenie w gwiazdę, napięcie fazowe 220 V :

Lp	U1	U2f	I1=If	P1	f	n	m	l	M	P2	s	η	cosφ
	V	V	A	W	Hz	obr/min	kg	m	Nm	W	%	-	-
1	380	220	2,1	260	50	1375	0,5	0,2	0,10	33	8,3	0,132	0,176
2	380	220	2,1	260	50	1375	0,3	0,3	0,09	38,4	8,3	0,148	0,183
3	380	220	2,1	280	50	1375	0,4	0,25	0,1	57,4	8,3	0,205	0,197
4	380	220	2,18	440	50	1360	0,6	0,3	0,18	154	9,3	0,35	0,306
5	380	220	3,15	1530	50	1325	2	0,4	0,8	849,23	11,67	0,56	0,736

Połączenie w gwiazdę, napięcie fazowe 180 V:

Lp	U1	Uf	I1	If	P1	f	n	m	l	M	P2	s	η	cosφ
	V	V	A	A	W	Hz	obr/min	kg	m	Nm	W	%	-	-
1	180	310	2,39	1,42	190	50	1375	0,2	0,25	0,05	28	8,3	0,14	0,36
2	180	310	2,39	1,43	200	50	1360	0,2	0,3	0,09	33	9,3	0,165	0,38
3	180	310	2,39	1,45	240	50	1360	0,2	0,4	0,08	44	9,3	0,18	0,45
4	180	310	2,5	1,6	420	50	1355	0,6	0,4	0,2	77	9,6	0,18	0,74
5	180	310	4,18	3,42	1460	50	1285	1,7	0,35	0,805	156	14,3	0,10	0,91

U
- napięcie fazowe wskazywane przez woltomierz

I
-prąd liniowy wskazywany przez woltomierz

P
-moc pobierana przez silnik, wskazywana przez watomierz

U
-napięcie liniowe (międzyprzewodowe)

M-moment

F- siła

l- ramię siły

η- sprawność silnika

P
-moc na wale

s- poślizg

n
- obroty synchroniczne

n- obroty wirnika

m- masa odważników

5. Zależności użyte do obliczeń:

1. cosφ=

2. M= Fl

3. P
=

4. η=

5. n

6. s=

Prędkość synchroniczna wyznaczona została ze wzoru 5. gdzie `p' oznacza liczbę par biegunów równą 2.

7. Wnioski z laboratorium:

Maksymalny moment uzyskuje się przy obrotach znamionowych dla napięcia znamionowego, czyli dla mniejszych napięć będą mniejsze sprawności silnika.

Aby zapobiec możliwym zakłóceniom w innych odbiornikach na przykład w oświetleniu podczas przepływu dużego prądu rozruchowego oraz krótkotrwałych spadków napięć w sieci (przy bezpośrednim włączeniu do sieci silnika asynchronicznego prąd rozruchowy może osiągnąć zależnie od konstrukcji I_r =5-8%I_n) stosowany jest rozruch za pomocą autotransformatora regulacyjnego, przy użyciu przełącznika gwiazda-trójkąt.

Silniki klatkowe mają bardzo prostą, łatwa w utrzymaniu a przede wszystkim tanią konstrukcję, dzięki czemu wypierają one teoretycznie lepsze silniki pierścieniowe, których produkcja jest o wiele droższa.

	Strona 1

---