POLITECHNIKA LUBELSKA |
LABORATORIUM NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO |
||||
Imię i nazwisko: Paweł Pławski Jacek Maliszewski Paweł Mazurek Grzegorz Młynek |
Grupa: ED 6.1 |
Rok akad. : 1996/97 |
|||
Data: 03.03.97 |
Nr ćwiczenia: 15 |
Ocena:
|
Temat: :Badanie jednofazowego silnika asynchronicznego |
Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie ma na celu doświadczalne potwierdzenie teorii jednofazowego silnika asynchronicznego oraz pomiary jego charakterystyk.
2. Dane znamionowe:
a) badanego silnika: b) prądnicy hamowniczej:
Moc znamionowa: Pn = 1,1 kW Moc znamionowa: Pn = 1,5 kW
Prędkość obrotowa nn = 1450 obr/min Napięcie znamionowe: Un = 230 V
Napięcie znamionowe stojana: Un = 220 V Prąd znamionowy stojana: In = 6,5 A
Prąd znamionowy: In = 10,8 A Prędkość obrotowa znamionowa nn = 1450 obr/min
Znamionowy współczynnik mocy: cosϕn = 0,65
c) prądnicy tachometrycznej:
Napięcie znamionowe: Un = 300 V
Prędkość obrotowa znamionowa nn = 3000 obr/min
3. Próba biegu jałowego
Układ połączeń:
Wykaz przyrządów:
Watomierz ferrodynamiczny PL-EG-P3-281 kl.1
Woltomierz elektromagnetyczny PL-EG-P3-407 kl.1,5
Amperomierz elektromagnetyczny PL-EG-P3-456 kl.1
Autotransformator regulacyjny PL-EG-P.-718
Lp. |
Uo |
I0 |
αw |
P |
no |
so |
ΔPap |
Po |
cosϕo |
ΔPu1 |
ΔP0 |
|
[V] |
[A] |
dz. |
[W] |
1/min |
--- |
[W] |
[W] |
--- |
[W] |
[W] |
|
240 |
8,9 |
19 |
380 |
1450 |
0,03 |
6,24 |
373,76 |
0,175 |
95,0 |
278,76 |
|
220 |
7,2 |
15 |
300 |
1450 |
0,03 |
5,24 |
294,76 |
0,186 |
62,2 |
232,56 |
|
200 |
5,9 |
13 |
260 |
1450 |
0,03 |
4,34 |
255,66 |
0,217 |
41,8 |
213,86 |
|
180 |
5,0 |
11 |
220 |
1450 |
0,03 |
3,51 |
216,49 |
0,240 |
30,0 |
186,49 |
|
150 |
3,9 |
9 |
180 |
1450 |
0,03 |
2,44 |
177,56 |
0,303 |
18,3 |
159,26 |
|
120 |
3,1 |
7,5 |
150 |
1440 |
0,04 |
1,56 |
148,44 |
0,399 |
11,6 |
136,84 |
|
100 |
2,7 |
7 |
140 |
1430 |
0,046 |
1,08 |
138,92 |
0,514 |
8,8 |
130,12 |
|
80 |
2,5 |
13 |
130 |
1430 |
0,046 |
0,69 |
129,31 |
0,646 |
7,5 |
121,81 |
|
60 |
2,9 |
13,5 |
135 |
1400 |
0,066 |
0,39 |
134,61 |
0,774 |
10,1 |
124,51 |
Przykładowe obliczenia:
P=αw*c=15dz*20W/dz=300 W
so=(n1-no)/n1=(1500-1450)/1500=0,03
ΔPap=U02*(1/Rv+1/Rwn)=2202*(0,00003+0,00007)=5,24W
Po=P- ΔPap=300-5,24=294,76W
ΔPu1=I02*Ru=7.22* 1,2 = 62,2W
ΔP0=P0-ΔPu1=294,76- 62,2 = 232,56W
Charakterystyki biegu jałowego jednofazowego silnika asynchronicznego.
4. Próba zwarcia:
Do przeprowadzenia tej próby wykorzystujemy układ połączeń z próby biegu jałowego.
Lp. |
Uz |
Iz |
αw |
ΔPap |
Pz |
ΔPz |
cosϕz |
|
[V] |
[A] |
dz. |
[W] |
[W] |
[W] |
--- |
|
88 |
13 |
51 |
0,84 |
510 |
509,16 |
0,475 |
|
81 |
12 |
45 |
0,71 |
450 |
449,29 |
0,462 |
|
71 |
10 |
32 |
0,55 |
320 |
319,45 |
0,452 |
|
59 |
8 |
21 |
0,38 |
210 |
209,62 |
0,448 |
|
52 |
7 |
17 |
0,29 |
170 |
169,71 |
0,46 |
|
45 |
6 |
12 |
0,22 |
120 |
119,78 |
0,457 |
|
31 |
4 |
5,5 |
0,10 |
55 |
54,9 |
0,451 |
|
15 |
2 |
1,5 |
0,02 |
15 |
14,98 |
0,449 |
Charakterystyki dla próby zwarcia:
5. Schemat zastępczy silnika i obliczenie jego parametrów:
R1=Ru/2=1,2/2=0,6Ω
R2'=ΔPz/2Iz2- R1=125/58,3-0,6=1,54Ω
X1=X2'==1,62Ω
ΔPż=ΔPo-ΔPm=220-110=110W
Schemat zastępczy jednofazowego silnika i jego parametry:
6. Próba obciążenia
Próbę obciążenia wykonujemy korzystając z układu pomiarowego do próby biegu jałowego.
Lp. |
U |
I |
P1 |
M |
n |
s |
P2 |
η |
cosϕ |
Iw |
Ita |
Uz |
ΔPo |
∑Rt |
P20 |
|
[V] |
[A] |
[W] |
[Nm] |
obr/s |
--- |
[W] |
--- |
--- |
[A] |
[A] |
[V] |
[W] |
[Ω] |
[W] |
|
220 |
11 |
1700 |
7,27 |
1400 |
0,066 |
975 |
0,57 |
0,70 |
0,25 |
6,5 |
150 |
89 |
3,15 |
1064 |
|
220 |
10,4 |
1550 |
6,88 |
1400 |
0,066 |
918 |
0,59 |
0,68 |
0,25 |
6 |
153 |
90 |
3,16 |
1008 |
|
220 |
9,6 |
1340 |
6,71 |
1410 |
0,060 |
900 |
0,60 |
0,63 |
0,25 |
5 |
160 |
91 |
3,18 |
991 |
|
220 |
8,9 |
1150 |
5,12 |
1420 |
0,053 |
668 |
0,58 |
0,58 |
0,25 |
4 |
167 |
92 |
3,2 |
760 |
|
220 |
8,2 |
940 |
4,13 |
1430 |
0,047 |
525 |
0,56 |
0,52 |
0,25 |
3 |
175 |
93 |
3,22 |
618 |
|
220 |
7,7 |
720 |
3,02 |
1440 |
0,040 |
360 |
0,50 |
0,42 |
0,25 |
2 |
180 |
95 |
3,26 |
455 |
|
220 |
7,5 |
550 |
1,84 |
1450 |
0,033 |
184 |
0,33 |
0,33 |
0,25 |
1 |
184 |
96 |
3,38 |
280 |
|
220 |
7,2 |
320 |
0,64 |
1450 |
0,033 |
0 |
0 |
0,20 |
0,25 |
0 |
190 |
97 |
|
97 |
Przykładowe obliczenia:
P2=U2**Ita=184*1=184VA
P20=P2+ΔP0=184+96=280VA
cosj =
Charakterystyki dla próby obciążenia asynchronicznego:
7. Pomiary momentu rozruchowego
Zasilanie fazy rozruchowej przez dodatkową reaktancję pojemnościową
Schemat pomiarowy:
Tabela pomiarowa:
Lp. |
I |
Ig |
Ir |
Ud |
Zd |
P1 |
Zg |
Rg |
Xg |
ϕg |
P2 |
Zr |
Rr |
Xr |
ϕr |
ϕr-ϕg |
F |
Mr |
U1 |
Mr' |
|
|
[A] |
[A] |
[A] |
[V] |
Ω |
[W] |
Ω |
Ω |
Ω |
° |
[W] |
Ω |
Ω |
Ω |
° |
° |
[N] |
[Nm] |
[V] |
[Nm] |
|
|
10 |
10 |
0 |
73 |
∞ |
330 |
7,4 |
3,3 |
6,62 |
64 |
0 |
∞ |
0 |
∞ |
--- |
--- |
1,5 |
2,52 |
74 |
0,285 |
|
|
9,6 |
9 |
0,6 |
82 |
136,6 |
330 |
8,2 |
3,6 |
7,97 |
66 |
1 |
123,3 |
2,8 |
123,2 |
89 |
23 |
1,6 |
2,69 |
74 |
0,304 |
|
|
9,1 |
7,9 |
1,2 |
90 |
75 |
330 |
9,4 |
5,3 |
7,76 |
56 |
10 |
61,7 |
6,9 |
61,3 |
84 |
28 |
1,6 |
2,69 |
74 |
0,304 |
|
|
8,7 |
6,9 |
1,8 |
94 |
52,2 |
330 |
10,7 |
6,9 |
8,18 |
50 |
25 |
41,1 |
7,7 |
40,4 |
79 |
29 |
1,7 |
2,85 |
74 |
0,323 |
|
|
8,4 |
6 |
2,4 |
105 |
43,7 |
330 |
12,3 |
9,2 |
8,16 |
42 |
45 |
30,8 |
7,8 |
29,8 |
75 |
33 |
2,0 |
3,36 |
74 |
0,380 |
|
|
8,2 |
5,3 |
2,9 |
111 |
38,3 |
330 |
13,9 |
11,7 |
7,50 |
33 |
62 |
25,5 |
7,4 |
24,4 |
73 |
40 |
2,3 |
3,86 |
74 |
0,437 |
|
|
8,2 |
4,8 |
3,4 |
116 |
34,1 |
330 |
15,4 |
14,3 |
5,71 |
22 |
87 |
21,8 |
7,5 |
20,5 |
70 |
48 |
2,8 |
4,70 |
74 |
0,532 |
|
|
8,2 |
4,4 |
3,8 |
120 |
31,5 |
330 |
16,8 |
17,0 |
6,76 |
20 |
110 |
19,5 |
7,6 |
18,0 |
69 |
49 |
2,9 |
4,87 |
74 |
0,551 |
|
|
8,2 |
4,0 |
4,2 |
123 |
29,3 |
330 |
18,5 |
20,6 |
9,06 |
14 |
130 |
17,6 |
7,4 |
16,0 |
65 |
51 |
2,8 |
4,70 |
74 |
0,532 |
Przykładowe obliczenia:
Zd= Xcd=Ud/Ir=123/4,2=29,3Ω
Zr=U1/Ir=74/4,2=17,6Ω Rr=P2/Ir2=013/17,64=7,4Ω
Zg=U1/Ig=74/4,0=18,5Ω Rg=P1/ Ig2=330/16=20,6Ω
Xg=( zg2- R2g)1/2=6,62Ω Xr=( zr2- R2r)1/2=16,0Ω
ϕr=arctgXr/Rr=24° Mr'=F*l=2,8*0,19 =0,532Nm
Mr= Mr'(Un/U1)= 0,532*(220/74)2=4,70Nm
Charakterystyki dla pomiaru momentu rozruchowego.
Mr
8. Uwagi i wnioski:
Po wyznaczeniu mocy pobieranych przez mierniki można zauważyć, iż moc ta, jest niewielka.
Podczas próby obciążenia prądnica stanowiła jedyne obciążenie. Przy obliczaniu momentu obrotowego i mocy oddawanej przez silnik uwzględniliśmy moce strat występujące w prądnicy, a następnie dodaliśmy je do mocy wskazywanej przez prądnicę. Ten sposób otrzymałem autentyczną moc oddaną przez silnik.
Otrzymane wyniki i wykresy w ćwiczeniu potwierdziły teorię o silniku asynchronicznym.
- wartości odczytane z wykresu dla biegu jałowego przy napięciu znamionowym ( 220 V ): I0 = 7 A, s0 = 0.03 , cosϕ = 0.,2 , ΔP0 = 220 W .
- W próbie zwarcia nie można odczytać parametrów stanu zwarcia dla napięcia znamionowego 220 V , ponieważ grozi to zniszczeniem maszyny (zniszczenie termiczne izolacji uzwojeń ). Prąd zwarcia osiąga wartość znamionową już przy jednej trzeciej wartości znamionowej napięcia.
- W próbie obciążenia obroty silnika mimo wzrostu prądu zasilania maleją co spowodowane jest hamującym działaniem prądnicy obciążającej .Siła hamująca rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej układu.
Wartości odczytane z wykresów przy momencie znamionowym (Mn = 7 Nm): I = 10,4A , P1 = 1800W , P2 = 850W , η = 0.58, cosϕ = 0.68