AGH EAIiE		Maszyny Elektryczne w Energetyce
Temat ćwiczenia A3 :					Rok III ; zespół B
Silnik indukcyjny .					1. Marcin Ibragimow 2. Grzegorz Szymański 3. Andrzej Ludwin 4. Tomasz Madej 5. Łukasz Leśniak
Data wykonania: 17.10.2002		Data oddania: 12.12.2002		Ocena:	6. Przemysław Kutek 7. Michał Lewandowski

1. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z układem i programem ASMOT oraz pomiar charakterystyk maszyny przy biegu jałowym , w stanie zwarcia , rozruchu oraz obciążenia . Dzięki wyznaczonym parametrom zastępczym maszyny wyznaczymy również charakterystyki prądową i mechaniczną .

2. Opracowanie wyników :

Rys.1 Układ pomiarowy .

Schemat zastępczy maszyny asynchronicznej :

Rys.2 Schemat zastępczy maszyny asynchronicznej .

• Parametry silnika klatkowego :

Moc : 4 kW Napięcie : 380 V

Prąd : 8.7 A Obroty : 1435 obr/min

Częstotliwość : 50 Hz Liczba par biegunów p = 2

Rozruch : 200-400 V P_mech=295 W ( bieg jałowy ) ω₀=314

• Parametry schematu zastępczego :

R₁=R_S=3,75 Ω jX₂=jX_W=j6,66 Ω

jX₁=jX_S=j4,151 Ω R_fe=2321,3 Ω

R₂=R_W=3,340 Ω jX_mi=126,7 Ω

Podstawowe zależności na zespolony prąd I_S oraz moment T wykorzystane do obliczeń w Matlabie : Oprócz tych zależności w m - pliku zostały zamieszczone wzory na poszczególne moduły poniższych wielkości .

Tabela z wyliczonymi wartościami modułu prądu I_S oraz T_S przy zadanym poślizgu . Wartości I_S i T_S zostały wyliczone w Matlabie .

modIS [A]	TS [Nm]	s
30,3317	52,8277	1
29,8632	56,8734	0,9
29,2754	61,4538	0,8
28,5207	66,6077	0,7
27,5249	72,2997	0,6
26,1684	78,2914	0,5
24,2506	83,8203	0,4
21,4277	86,8070	0,3
17,1174	82,0386	0,2
10,4895	58,2099	0,1
3,1455	7,5481	0,01

Rys.3 Charakterystyka prądowa f = I_S(s) .

Rys.4 Charakterystyka mechaniczna f = T_S(s) .

W celu porównania wykresów charakterystyk prądowej i mechanicznej teoretycznych ( obliczonych przez nas ) wraz z doświadczalnymi ( obliczone przez program ASMOT ) należy odpowiednio przeliczyć poślizg na prędkość obrotową i odpowiednio moment według poniższych zależności . Wyniki zostały zamieszczone w tabeli :

T_n = 26,6 Nm

I_n = 8,7 A

gdzie :

n₁ - prędkość synchroniczna ,

n - prędkość obrotowa .

s [-]	n [obr/min]	n/n1	TS/Tn	(modIS)/In
1	0	0	1,986	3,486
0,9	150	0,1	2,138	3,432
0,8	300	0,2	2,310	3,364
0,7	450	0,3	2,506	3,278
0,6	600	0,4	2,718	3,163
0,5	750	0,5	2,943	3,007
0,4	900	0,6	3,151	2,787
0,3	1050	0,7	3,263	2,462
0,2	1200	0,8	3,084	1,967
0,1	1350	0,9	2,188	1,205
0,01	1485	0,99	0,283	0,361

I_k = 30,3317 A przy n = 0 obr/min

T_k = 52,8277 Nm przy n = 0 obr/min

T_max = 86,8070 Nm przy n = 1050 obr/min

T_min = 56,8734 Nm przy n = 150 obr/min

Rys.5 Charakterystyka prądowa f = {(modI_s)/I_n}(n/n₁) .

Rys.5 Charakterystyka mechaniczna f = {T_S/T_n}(n/n₁) .

Powyższe charakterystyki zostały również naniesione ołówkiem na charakterystyki doświadczalne wyznaczone przez program ASMOT .

Komentarz odnośnie pomiarów i charakterystyk testowych w laboratorium .

• Bieg jałowy .

Charakterystykami biegu jałowego silnika indukcyjnego nazywa się przebiegi mocy , strat , prądów i współczynnika mocy w funkcji doprowadzonego napięcia przy biegu jałowym . Przy pomocy układu i programu ASMOT uzyskaliśmy charakterystykę biegu jałowego . Charakterystyka wykreślona została zgodnie z naszymi oczekiwaniami . Moc pobierana w stanie jałowym jest sumą strat w uzwojeniach stojana , w żelazie stojana i strat mechanicznych ( straty tarcia i wentylacji ) :

• Stan zwarcia .

Charakterystykami zwarcia nazywa się zależności mocy pobranej P , prądu I oraz współczynnika mocy cosϕ od napięcia , przy zwarciu maszyny indukcyjnej maszyny . Wykres I_z=f(U_z) jest dla niskich napięć linią prostą , dla wyższych z powodu nasycenia ( zmniejszenie przenikalności magnetycznej μ , indukcyjności L oraz reaktancji zwarcia X_z ) się obwodów strumieni rozproszeń , prąd narasta szybciej niż liniowo . Moc pobierana w stanie zwarcia jest sumą strat w uzwojeniach i żelazie :

W stanie zwarcia wirnik maszyny jest nieruchomy , więc straty mechaniczne nie występują .

Komentarz odnośnie charakterystyk wykreślonych na podstawie modelu zastępczego maszyny indukcyjnej .

Program ASMOT obliczył parametry schematu zastępczego badanej przez nas maszyny indukcyjnej . Na ich podstawie wykreśliliśmy zależności : prądu od poślizgu I_s=f(s) - charakterystyka prądowa oraz momentu od poślizgu T=f(s) - charakterystyka mechaniczna .

Porównując teoretyczne wykreślone przez nas krzywe z wykreślonymi krzywymi prze program ASMOT stwierdzamy ich podobieństwo . Warto dodać , że dla silnika klatkowego można wyznaczyć tylko jedną charakterystykę , a dla silnika pierścieniowego rodzinę charakterystyk dla różnych dodatkowych rezystancji w obwodzie wirnika . Przy wzroście tych rezystancji moment rozruchowy początkowo rośnie , a następnie maleje . Metoda wyznaczania charakterystyki mechanicznej opierała się na różniczkowaniu prędkości względem czasu .

1

1

MSP

PC komputer

obrotomierz

obrotomierz

TG

SK

Z U

X V

Y W

V

P

O

LL

U

V

W

a

b

c

W2 W1 TR1

WM

MS

V

6-T 5-n 4-Ic 3-Ia 2-U_cb 1-U_ab

A

R_d R_d R_d

Z₁

Z_mi

---