SPRAWOZDANIE

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z eksploatacyjnymi parametrami silnika indukcyjnego jednofazowego w całym zakresie zmian jego obciążenia, od pracy przy biegu jałowym do obciążenia znamionowego (czyli w naszym przypadku do 2,2A).

Silnik indukcyjny jednofazowy składa się ze stojana i wirnika. Nieruchomy stojan jest wykonany z izolowanych wzajemnie blach stalowych i posiada na swym wewnętrznym obwodzie wycięte żłobki. W 2/3 wszystkich żłobków stojana jest umieszczone uzwojenie główne silnika. Pozostałe są wolne, lub nawinięte uzwojeniem rozruchowym, czyli tzw. fazą pomocniczą. Wirnik ma zazwyczaj budowę klatkową.

Po włączeniu takiego silnika do sieci, w uzwojeniu stojana popłynie prąd zmienny wzbudzający zmienne pole magnetyczne. Strumień magnetyczny jednak w tym przypadku pozostanie nieruchomy, ponieważ brak dwu następnych faz (tak jak w silniku 3-fazowym), które to ukierunkowałyby co powoduje powstanie pola o charakterze pulsującym, które nie jest „samo” w stanie ruszyć silnik z pozycji spoczynku. Podobną rolę spełnia w przypadku silników na prąd stały komutator, którego tu również nie ma. Aby więc silnik indukcyjny jednofazowy ruszył, trzeba nadać mu moment rozruchowy z zewnątrz (tak jak np. silnikowi spalinowemu). Można tego dokonać, m. in. za pomocą tzw. uzwojenia rozruchowego, które nadaje ten pierwszy moment rozruchowy. Dzieje się tak, ponieważ uzwojenie to przesunięte jest o 90º elektrycznych względem uzwojenia głównego. Potem należy je odłączyć. Wyjątkiem jest uzwojenie rozruchowe z kondensatorem o odpowiednio dobranej pojemności (jeden spośród trzech dodatkowych elementów R, L, C, służących do przesunięcia prądu uzwojenia rozruchowego względem uzwojenia głównego) kiedy to może być ono cały czas włączone w obwód. Rozwiązanie takie ma swoje pewne korzyści. Poniżej znajdują się odpowiednio schematy silnika bez uzwojenia rozruchowego oraz wraz z tym uzwojeniem.

Odpowiednie ustawienie stosunku momentu rozruchowego względem nominalnego, oraz prądów tychże uzwojeń klasyfikuje dany silnik do różnych przeznaczeń (np. M_r/M_n = 1,0÷1,2, oraz I_r/I_n = 6÷9 - silniki uruchamiane pod niewielkim obciążeniem, a M_r/M_n = 1,8÷2,0, oraz I_r/I_n = 3÷5 - silniki uruchamiane pod dużym obciążeniem, duże zastosowanie). Ich dużą zaletą jest prostota budowy i eksploatacji, taniość produkcji, oraz wygodne użytkowanie poprzez możliwość podłączenia go pod siec jednofazową. Wadą natomiast jest konieczność stosowania uzwojenia rozruchowego, oraz ograniczony zakres mocy ze względu na ew. konieczność stosowania dodatkowych urządzeń do rozruchu. Prędkość regulowana jest za to dość prosto, bo poprzez zmianę napięcia zasilającego, co jednak ogranicza dość znacznie zakres prędkości obrotowych i mocy. Z tego powodu używa się ich do mniejszych maszyn, jak wentylatory i innych urządzeniach gospodarstwa domowego.

Ćwiczenie polegało na sporządzeniu charakterystyk silnika indukcyjnego jednofazowego, czego
dokonaliśmy za pomocą poniższego układu:

Wyniki pomiarów zostały zebrane poniżej w tabelkach w trzech seriach dla trzech różnych napięć U₁ (220V, 200V i 180V), oraz w postaci załączonych odpowiednich wykresów.

Lp.	Wielkości mierzone						Wielkości obliczone
		U1	I1	P	n	U2	I2	PG	Δ3PG	P2	ηG	ηS	cosϕ	S
		V	A	W	obr/min	V	A	W	W	W	%	%	-	%
1	220	1,15	55	1465	0	0	0	0	20	0	-	0,217	2
2	220	1,15	70	1460	185	0	0	0	20	0	-	0,217	3
3	220	1,28	140	1430	175	0,36	63	2,592	85,59	74	61	0,505	5
4	220	1,48	210	1410	164	0,68	111,52	9,248	140,768	79	67	0,645	6
5	220	1,75	224	1375	154	0,94	144,76	17,672	182,432	79	81	0,582	8
6	220	2,20	300	1325	140	1,24	173,6	30,752	224,352	77	75	0,620	12

Lp.	Wielkości mierzone						Wielkości obliczone
		U1	I1	P	n	U2	I2	PG	Δ3PG	P2	ηG	ηS	cosϕ	S
		V	A	W	obr/min	V	A	W	W	W	%	%	-	%
1	200	1	45	1465	0	0	0	0	20	0	-	0,225	2
2	200	1,03	60	1460	180	0	0	0	20	0	-	0,293	3
3	200	1,15	125	1430	170	0,34	57,80	2,312	80,112	72	64	0,543	5
4	200	1,39	195	1405	161	0,62	99,82	7,688	127,508	78	65	0,701	6
5	200	1,75	267,5	1350	150	0,68	102,00	9,248	131,248	78	49	0,764	10
6	200	2,20	347,5	1300	138	0,69	94,875	9,522	124,397	76	36	0,790	13

Lp.	Wielkości mierzone						Wielkości obliczone
		U1	I1	P	n	U2	I2	PG	Δ3PG	P2	ηG	ηS	cosϕ	S
		V	A	W	obr/min	V	A	W	W	W	%	%	-	%
1	180	0,68	35	1460	0	0	0	0	20	0	-	0,221	3
2	180	0,90	53	1460	180	0	0	0	20	0	-	0,324	3
3	180	1,09	120	1425	170	0,32	54,40	2,048	76,448	71	64	0,612	5
4	180	1,43	200	1370	157	0,64	100,48	8,192	128,672	78	64	0,777	9
5	180	1,78	255	1325	147	0,80	117,60	12,800	150,400	78	59	0,796	12
6	180	2,20	320	1255	137	0,92	126,04	16,928	162,968	77	51	0,808	16

Wraz ze wzrostem obciążenia silnika (najpierw przez włączenie nieobciążonej prądnicy, a potem przez jej dodatkowe obciążenie za pomocą oporu R) rośnie moc silnika (P), rosną prądy, zarówno w obwodzie silnika (I₁) jak i obwodzie prądnicy (I₂) w przeciwieństwie do napięcia na jej zaciskach (U₂), które spada wraz z prędkością obrotową silnika (n). Właściwie wszystkie wartości obliczone rosną, za wyjątkiem sprawności prądnicy, oraz jej stratności (w dwu ostatnich seriach), które to najpierw rosną, a potem maleją. Natomiast poślizg rośnie w miarę jednostajnie we wszystkich przypadkach.

---