POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

SPRAWOZDANIE

Numer ćwiczenia: 6
Temat ćwiczenia: Badanie maszyn prądu zmiennego
Kierunek studiów: Transport	Grupa: GL03	Data wykonania:
Wykonawcy: Cezary Mazur Grzegorz Makaruk Mateusz Kulpa Kacper Ligęza Atrur Łukaszek Adrian Kusyk Patryk Kowalik		Ocena:

1. Część teoretyczna

Maszyny elektryczne prądu zmiennego można ogólnie podzielić na jednofazowe i trójfazowe silniki, prądnice i transformatory. Silnik to maszyna przetwarzająca energię elektryczną w mechaniczną. Prądnica to maszyna przetwarzająca energię mechaniczną w elektryczną. Transformator to maszyna służąca do zmiany wartości napięcia elektrycznego za pośrednictwem zmiennego pola magnetycznego, wykorzystująca zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Działanie silnika oparte jest na zjawisku oddziaływania siły mechanicznej na przewodnik przewodzący prąd i umieszczony w polu magnetycznym. W silniku indukcyjnym siła mechaniczna działa na prąd indukowany w uzwojeniu twornika pod wpływem wirującego pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenie wzbudzenia. Działanie prądnicy oparte jest na indukowaniu napięcia w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym lub w przewodniku nieruchomym, który jest obejmowany przez zmienne w czasie pole magnetyczne. Źródłem pola magnetycznego w maszynach są magnesy trwałe lub uzwojenia nawinięte na rdzeniach magnetycznych i przewodzące prąd. Rdzenie maszyn prądu zmiennego wykonywane są najczęściej w postaci pakietowanej (warstwy blachy przedzielone izolatorem) ponieważ zmienny strumień magnetyczny indukuje w rdzeniu tzw. prądy wirowe, zwiększając jego temperaturę. Podstawowe uzwojenia w maszynach wirujących prądu zmiennego nazywane są uzwojeniem wzbudzenia i uzwojeniem twornika. Pierwsze z nich jest źródłem pola magnetycznego, natomiast w drugim indukuje się (tworzy) napięcie oraz działa siła mechaniczna na płynący przez nie prąd. Uzwojenia transformatora określa się jako pierwotne i wtórne. Wśród maszyn wirujących prądu zmiennego wprowadza się podział na:

- silniki asynchroniczne (indukcyjne) (1-fazowe (klatkowe) i 3-fazowe (klatkowe i pierścieniowe))

- prądnice synchroniczne 3-fazowe

- silniki synchroniczne 1-fazowe i 3-fazowe

- silniki komutatorowe szeregowe 1-fazowe

Wirniki silników asynchronicznych obracają się z prędkością mniejszą od prędkości wirującego pola magnetycznego, a wirniki silników synchronicznych wirują z prędkością równą prędkości pola magnetycznego. Wirniki silników komutatorowych osiągają większe prędkości obrotowe od rotorów silników indukcyjnych i synchronicznych. Maszyny z komutatorem posiadają także większy moment rozruchowy.

Przemienny prąd w symetrycznym trójfazowym uzwojeniu stojana silnika powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego dla każdej z faz, w wyniku czego wypadkowe pole maszyny jest wirujące. Pole takie powoduje indukcję napięcia w uzwojeniach wirnika i przepływ prądu.

Rys. 1.1. Przekrój silnika indukcyjnego klatkowego

Oddziaływanie pól magnetycznych stojana i wirnika wywołuje powstanie momentu elektromagnetycznego i ruch obrotowy wirnika. Inaczej interpretując to zjawisko można stwierdzić, że wirujące pole magnetyczne stojana działa siłą na prąd wirnika, który został wywołany (zaindukowany) przez to pole. Siła elektromotoryczna (napięcie) w uzwojeniach wirnika powstaje gdy wirnik obraca się z prędkością inną niż prędkość wirowania pola magnetycznego (maszyna asynchroniczna). Gdyby prędkość wirnika osiągnęła prędkość pola, wówczas pole magnetyczne byłoby nieruchome względem uzwojeń wirnika i nie mogłoby zaindukować w nim napięcia elektrycznego. Prędkość wirującego pola magnetycznego jest nazywana prędkością synchroniczną:

[obr/min]

gdzie:

f - częstotliwość prądu [Hz]

p - liczba par biegunów magnetycznych w maszynie

W typowych silnikach przy obciążeniu znamionowym prędkość wirnika jest około 2 - 4 % mniejsza niż prędkość wirowania pola magnetycznego. Występuje tak zwany poślizg. Silnik asynchroniczny bez obciążenia uzyskuje prędkość obrotową prawie równą prędkości synchronicznej (poślizg jest mniejszy niż 1 %). Poślizg w maszynie indukcyjnej wyraża się zależnością:

(1.2)

gdzie:

n - prędkość obrotowa wirnika maszyny

Silnik komutatorowy jednofazowy zbudowany jest podobnie i działa analogicznie jak komutatorowy silnik szeregowy prądu stałego Silnik szeregowy może być, jako jedyny silnik prądu stałego, zasilany również prądem przemiennym. Silniki takie nazwane są też uniwersalnymi. Możliwość ich różnego zasilania wynika z faktu, że kierunek wirowania wirnika nie zależy od biegunowości przyłożonego napięcia. W przypadku gdy silnik ma być zasilany prądem stałym, stojan wykonywany jest z litego materiału, natomiast przy zasilaniu prądem przemiennym wykonuje się go z pakietu izolowanych blach, zmniejszając straty energii powstałe na skutek indukowania się prądów wirowych. Ze względu na stosunkowo małe wymiary i dużą moc oraz znaczne prędkości obrotowe, silniki te znalazły liczne zastosowania w urządzeniach gospodarstwa domowego (odkurzacze, elektronarzędzia, suszarki, sokowirówki, miksery itp.).

2. Część praktyczna

ZeSTAWIENIE WYNIKÓW POMIARU I OBLICZENIA

Wielkości znamionowe silnika: Black & Decker KR703 710W 230V 50Hz
Napięcie U [V]	Prąd I [A]	Moc czynna P [W]	Wsp. mocy cos φ
40	0,45	18
65	0,5	38
90	0,62	60
115	0,7	92
140	0,82	130
165	0,9	168
190	1,0	208
220	1,09	260

Wielkości znamionowe silnika: Silnik komutatorowy 150W 220V 1,3A 1360 obr/min
Napięcie U [V]	Prąd I [A]	Moc czynna P [W]	Wsp. mocy cos φ
220	0,8	110	0,87

Wielkości znamionowe silnika: Silnik komutatorowy ZE-M Predom-EDA 180W 220V 50 Hz
Napięcie U [V]	Prąd I [A]	Moc czynna P [W]	Wsp. mocy cos φ
220	2,4	134	0,63

Kierunek obrotów	Prędkość wirowania	Wielkości znamionowe silnika: Silnik kondensatorowy ZZ50 KL-izol Predom-EDA 220V 50Hz
prawy	mała	Napięcie U [V]	Prąd I [A]	Moc czynna P [W]	Wsp. mocy cos φ
				220	7,05	1360
				220	1,55	340
				220	1,55	340

5

---