LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI SILNIK ASYNCHRONICZNY

POLITECHNIKA L SKA
WYDZIAŁ IN YNIERII RODOWISKA I ENERGETYKI
INSTYTUT MASZYN I URZ DZE ENERGETYCZNYCH
LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
SILNIK ASYNCHRONICZNY I
(E-12)
www.imiue.polsl.pl/~wwwzmiape
Opracował: Dr in . Jan Około-Kułak
Sprawdził: Dr in . Włodzimierz Ogulewicz
Zatwierdził: Dr hab. in . Janusz Kotowicz
1. Cel wiczenia.
Celem wiczenia jest zdj cie charakterystyk biegu jałowego oraz zwarcia silnika
indukcyjnego.
2. Wprowadzenie.
2.1. Silnik asynchroniczny indukcyjny klatkowy zwarty.
Silniki indukcyjne nale do grupy maszyn asynchronicznych i dlatego cz sto
nazywane s asynchronicznymi. Najpopularniejsze w ród nich s silniki zwarte w
których ko ce pr tów wirnika s ze sob na stałe zwarte pier cieniami. Takie
uzwojenie przypomina kształtem klatk sk d jeszcze inna nazwa silnika – klatkowy.
Silnik klatkowy ma wiele zalet z których najwa niejsze to prostota budowy
decyduj ca o niskiej cenie i niezawodno ci oraz długie okresy eksploatacji bez
konieczno ci dokonywania zabiegów konserwacyjnych. Do niedawna najwi ksz
wad silników zwartych były kłopoty zwi zane z ich rozruchem i regulacj
pr dko ci obrotowej. Dzi ki zastosowaniu przemienników cz stotliwo ci i urz dze
łagodnego startu wła ciwo ci ruchowe silników klatkowych zwartych stały si
porównywalne do wła ciwo ci ruchowych silników pr du stałego.
2.2. Uproszczony schemat zast pczy jednej fazy silnika indukcyjnego
klatkowego dla biegu jałowego.
XS1
P10
R1
I10
PFe
U10f
RFe
I0
IFe
X’S2
Iµ
I’20
Xµ
R’2
Pm0
R2' •
Rys.1. Schemat jednej fazy silnika dla biegu jałowego.
s0 =
n1 − n0
– po lizg
n1
n1 – pr dko synchroniczna (1500obr/min)
n0 – pr dko wirnika
P10 – moc pobierana z jednej fazy sieci na biegu jałowym
Pm0 = Pm – moc mechaniczna biegu jałowego (odpowiadaj ca jednej fazie)
PFe – straty w elazie stojana (odpowiadaj ce jednej fazie)
1 − s0
s0
Pm
Pu10 – straty w jednej fazie uzwoje stojana
U1f – napi cie fazowe zasilaj ce
I10 – pr d fazowy stojana
I20’ – sprowadzony pr d wirnika
I0 –pr d gał zi poprzecznej
I – pr d magnesuj cy
IFe – pr d reprezentuj cy straty w elazie
I002= I 2+IFe2
R1 ≈
s n • Pn
≈ 1,8[Ω]
(1 − s n ) • 3 • I 21n
Xs1 – reaktancja reprezentuj ca rozproszenie
RFe – oporno reprezentuj ca straty w elazie
X – reaktancja reprezentuj ca magnesowanie
R’2 – opór wirnika sprowadzony na stron stojana
X’s2 – reaktancja reprezentuj ca rozproszenie wirnika sprowadzona na stron stojana
R2' •
1 − s0
– oporno
s0
reprezentuj ca prac mechaniczn
s0 – po lizg biegu jałowego
2.3. Uproszczony schemat zast pczy jednej fazy silnika indukcyjnego
klatkowego dla stanu zwarcia.
Xs1 R1
IFe
U1f
X’s2 R’2 I’2
I1
I
RFe
I0
X
Rys.2. Schemat jednej fazy silnika dla zwarcia.
U1f – napi cie fazowe zasilaj ce
I1 – pr d fazowy
I2’ – sprowadzony pr d wirnika
I0 - pr d gał zi poprzecznej
I – pr d magnesuj cy
IFe – pr d reprezentuj cy straty w elazie
I02= I 2+IFe2
R1 – oporno uzwojenia stojana
Xs1 – reaktancja reprezentuj ca rozproszenie stojana
RFe – oporno reprezentuj ca straty w elazie
X – reaktancja reprezentuj ca magnesowanie
X’s2 – reaktancja reprezentuj ca rozproszenie wirnika sprowadzona na stron stojana
R’2 – opór wirnika sprowadzony na stron stojana
3. Badania i pomiary.
3.1. Okre lenie wielko ci mierzonych.
Wielko ciami mierzonymi s napi cia mi dzyfazowe, pr dy przewodowe i moc
czynna.
Przy zdejmowaniu charakterystyki biegu jałowego mierzona jest pr dko obrotowa.
3.2. Schemat układu pomiarowego.
L1 L2 L3
M
U1
V1
W1
U2
Walizka pomiarowa
P, Q, UU-V-W, IU,V,W
3.3. Przebieg wiczenia.
V2
W2
1. Odczyta dane znamionowe silnika z tabliczki.
2. Sprawdzi czy wał silnika obraca si swobodnie.
3. Sprawdzi czy pokr tła przekładników walizki pomiarowej ustawione s na
warto ci maksymalne a pokr tło autotransformatora na warto minimaln .
4. Wł czy stanowisko i powoli rozp dza silnik zwi kszaj c napi cie
autotransformatora do maksimum.
5. Odczeka 15 minut dla ustalenia si temperatur w silniku.
6. Zdj charakterystyk biegu jałowego (proponowane warto ci
napi :400V;380V;300V;200V;100V) mierz c: napi cia, pr dy, moc i pr dko
obrotow . Zmierzone warto ci nale y wpisywa do tabeli pomiarowej
najpierw z mno nikami wynikaj cymi z zastosowanych przekładników a po
przeliczeniu bez nich (w czasie pomiarów nastawy przekładników ulegaj
zmianom).
7. Wył czy stanowisko i odczeka a wał silnika si zatrzyma.
8. Zablokowa wał silnika (najlepiej w takim poło eniu w którym pr d jest
równy warto ci redniej pr du maksymalnego i minimalnego dla tego samego
napi cia zasilania silnika zahamowanego i ró nych poło e wału).
9. Zdj charakterystyk zwarcia (proponowane warto ci napi :
60V;50V;30V;20V;15V) mierz c: napi cia, pr dy i moc. Zmierzone warto ci
nale y wpisywa do tabeli pomiarowej najpierw z mno nikami wynikaj cymi
z zastosowanych przekładników a po przeliczeniu bez nich (w czasie
pomiarów nastawy przekładników ulegaj zmianom).
4. Opracowanie wyników pomiarów.
1. Wypełni cz ci obliczeniowe tabel pomiarowych stosuj c wzory:
a.
cosϕo =
Uo =
U uv + U uw + U vw
3
Po
3U o I o
Pj Po - 3 R1 Io2 oraz: R1 1,8[ ]
b.
I +I +I
Io = u v w
3
I +I +I
Iz = u v w
3
cosϕz =
Pz
3U z I z
s0 =
n1 − n0
n1
oraz: n1=1500 obr/min
U + U uw + U vw
U z = uv
3
2. Sporz dzi wykresy zale no ci:
a. Io=f(Uo) ; Po =f(Uo) ; cos o=f(Uo) ; PJ=f(U02) ; (f=const).
b. Iz=f(Uz) ; Pz =f(Uz) ; cos z =f(Uz) ; (f=const)
5. Sprawozdanie.
Sprawozdanie powinno zawiera :
1. Stron tytułow (nazw wiczenia, numer sekcji, nazwiska i imiona
wicz cych oraz dat wykonania wiczenia).
2. Dane znamionowe maszyny (moc, napi cie, pr d, obroty, współczynnik
mocy).
3. Schemat układu pomiarowego.
4. Tabele wyników pomiarowych.
5. Wykresy podanych (w pkt 4podpkt2) zale no ci.
6. Schematy jednej fazy silnika na biegu jałowym i w stanie zwarcia.
Uwagi i wnioski (dotycz ce przebiegu charakterystyk, ich odst pstw od przebiegów
teoretycznych, poprawno ci metod pomiaru itp.).
E-12 ZAŁ CZNIK. Tabele wyników pomiarowych.
Tabela pomiarowa dla charakterystyk zwarcia:
l.p.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Uuv
V
Uuw
V
Uvv
V
Iu
A
Iv
A
Iw
A
Pz
W
Uz
V
Iz
A
cos z
----
Tabela pomiarowa dla charakterystyk biegu jałowego:
l.p. Uuv Uuw Uvv Iu Iv Iw Po Uo Uo2 Io cos
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
V
V
V
A A A W V V2
A
----
o
Pj no so
W
obr
min
-