Gliwice, 04.01.2008r.

Laboratorium

Dwufazowy asynchroniczny silnik wykonawczy

Automatyka i Robotyka sem. III,

grupa 1, sekcja 1

Data odbycia ćwiczenia: 17.12.2007r.

Opracowali:

1. Bednarczyk Paweł

2. Bernert Adam

3. Czerniak Tomasz

4. Drewniak Szymon

5. Dziendziel Arek

6. Kleszczewski Rafał

7. Orliński Paweł

8. Raszewski Radosław

9. Średniawa Paweł

10. Szczypka Daniel

11. Wróbel Krzysztof

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania dwufazowego silnika asynchronicznego prądu zmiennego, dokonanie pomiarów i wyznaczenie jego charakterystyk.

2. Wstęp teoretyczny

DASW - dwufazowy asynchroniczny silnik wykonawczy

Silnik asynchroniczny zbudowany jest jak wszystkie silniki elektryczne z dwóch zasadniczych części: nieruchomego stojana i ruchomego wirnika. Stojan wykonany jest w formie wydłużonego pierścienia złożonego z blach żelazo-krzemowych odizolowanych od siebie lakierem lub papierem. Na wewnętrznej części obwodu stojana wycięte są żłobki, w których po wyłożeniu ich materiałem izolacyjnym umieszcza się wzajemnie do siebie prostopadłe uzwojenie (wzbudzenia i sterujące). Wirnik również złożony jest z blach, wyciętych w kształcie koła. Sprasowane blachy osadzone są na wale zamocowanym w łożyskach. W blaszkach wytłoczone są żłobki, w których umieszczone jest uzwojenie. Ze względu na sposób wykonania wirnika dzielimy silniki asynchroniczne na: pierścieniowe i klatkowe.

Zasada działania

Doprowadzenie napięcia dwufazowego do uzwojenia stojana spowoduje powstanie magnetycznego pola wirującego. Pole to przecina pręty wirnika, indukując w nich siły elektromotoryczne. Pod ich wpływem w zamkniętym uzwojeniu wirnika płynie prąd, który wytwarza własne pole magnetyczne. Pole magnetyczne stojana oddziałując na pole magnetyczne wytwarza moment obrotowy zgodny z prędkością wirowania pola stojana. Jeżeli moment ten będzie większy od momentu obciążenia silnika, wirnik zacznie się obracać. Wirnik silnika musi obracać się z prędkością obrotową N mniejszą od prędkości synchronicznej (prędkości obrotowej pola wirującego), stąd nazwa silnika asynchronicznego. W przypadku gdy prędkość obrotowa wirnika byłaby równa prędkości synchronicznej, pręty uzwojenia wirnika nie byłyby przecinane przez pole wirujące, w wirniku nie indukowałaby się siła elektromotoryczna.

Obiektem badanym jest dwufazowy asynchroniczny silnik wykonawczy o następujących danych:

- napięcie wzbudzania Uwn = 60 [V ]

- napięcie sterowania Usn = 75 [V]

- częstotliwość f = 50 [Hz]

- moc znamionowa Pn = 2 [W]

- prędkość obrotowa nn = 1500 [obr/min]

3. Wykorzystane wzory i oznaczenia

M = m*g*R*sin() - moment mechaniczny

cos(w ) = Pw / Iw*Uw - cosinus przesunięcia fazowego napięcia wzbudzenia

cos(s ) = Ps / Is * Us - cosinus przesunięcia fazowego napięcia sterującego

Pm = 2**n*M/60 - moc mechaniczna

= Pm / ( Ps + Pw) - sprawność

m = 0,5 [kg] - masa tarczy

R = 0,1 [m] - promień tarczy

 - wychylenie

g - przyspieszenie ziemskie

n - liczba obrotów na minutę

. Program ćwiczenia

1. Zdjąć charakterystyki robocze: I_w, I_s, P_w, P_s, P_m, cosϕ_w, cosϕ_s, η = f(n) przy sterowaniu amplitudowym α = 0.5 i ϕ = π/2.

2. Zdjąć charakterystyki mechaniczne M = f(n) dla α = 1, α = 0,75, α = 0,5, α = 0,25 i ϕ = π/2.

3. Zdjąć charakterystyki momentu rozruchowego silnika: I_w, I_s, P_w, P_s, M, cosϕ_w, cosϕ_s = f(U_s) dla n=0.

. Wyznaczanie charakterystyk roboczych

Pomiary i obliczenia potrzebne do wyznaczenia ch-k roboczych

Is [A]	Iw [A]	Ps [W]	Pw [W]
0.0860	0.2	1.5	8.5
0.0780	0.195	0.9	8
0.0780	0.195	0.7	8
0.0760	0.19	0.6	7.5
0.0820	0.19	0.25	7.25
0.0820	0.19	0.02	7

U_s = 30 [V]

U_w = 60 [V]

M [Nm]	n [obr/min]	cos φw [-]	cos φs [-]	Pm [W]	β [º]	η [-]
0.0000	1650	0.6140	0.00813008	0.000	0	0
0.0171	1550	0.6360	0.10162602	2.7757	2	0.37009811
0.0257	1300	0.6579	0.26315789	3.4912	3	0.43100854
0.0342	1200	0.6838	0.2991453	4.2953	4	0.49371242
0.0512	1050	0.6838	0.38461538	5.6319	6	0.63279326
0.0682	650	0.7083	0.58139535	4.6419	8	0.4641916

Charakterystyki

. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych

Pomiary i obliczenia potrzebne do wyznaczenia ch-k mechanicznych

=1			=0.75			=0.5			=0.25
n [obr/min]	M [Nm]	β [º]	n [obr/min]	M [Nm]	β [º]	n [obr/min]	M [Nm]	β [º]	n [obr/min]	M [Nm]	β [º]
2150	0	0	1900	0	0	1740	0	0	1510	0	0
1920	0.0171	2	1750	0.0171	2	1550	0.0171	2	1430	0.0086	1
1830	0.0342	4	1600	0.0342	4	1230	0.0342	4	1030	0.0171	2
1590	0.0512	6	1400	0.0512	6	1040	0.0512	6	400	0.0342	4
1300	0.0851	10	1200	0.0851	10	950	0.0851	10	120	0.0428	5

Charakterystyki

. Wyznaczanie charakterystyk momentu rozruchowego silnika

Pomiary i obliczenia potrzebne do wyznaczenia ch-k momentu rozruchowego silnika

Us [V]	Uw [V]	Is [A]	Iw [A]	Ps [W]	Pw [W]	cos φs	cos φw
15	60	0.052	0.21	0.6	9.5	0.76923077	0.7540
30	60	0.106	0.21	2.4	9.5	0.75471698	0.7540
45	60	0.16	0.21	5.5	9.5	0.76388889	0.7540
60	60	0.215	0.21	10	9.5	0.7751938	0.7540

[^o]	M [Nm]
2	0.0171
8	0.0682
13	0.1103
23	0.1916

Charakterystyki

---