POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Ćwiczenie nr 1	Temat: Badanie klatkowego silnika indukcyjnego.	Zespół: 1. Aneta Augustyn 2. Edyta Kopacz 3. Jolanta Wiącek 4. Konrad Księżopolski 5. Robert Komar
Data wykonania: 10-03-2003	Data oddania sprawozdania: 24-03-2003	Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie zachowania silnika klatkowego pracującego w stanie jałowym i stanie obciążenia.

2. Parametry klatkowego silnika indukcyjnego

SILNIK szJe 14a

NR 285253 1174

Moc znamionowa P_n= 0,8kW

Napięcie znamionowe U_n= 380V

Prąd znamionowy I_n= 2,2A

Współczynnik mocy cosϕ= 0,74

Prędkość znamionowa 1400 obr/min

Klasa izolacji kl. E

Temperatura pracy t= 40⁰C

Δt= 75⁰C

Połączenie uzwojenia gwiazda

Masa 17kg

IP 44

3. Spis przyrządów

Miernik momentu typ PMM-2 [kGcm]

Woltomierz LE-1 U_n= 300V

α_max= 300dz

Posobnik 600V

Amperomierz LE-1 x3 I_n= 2,5;5A

α_max= 5dz

Watomierz LW1 x2 U_n= 400V

I_n= 2,5;5A

α_max= 100dz

4. Bieg jałowy

1. Schemat pomiarowy.

2. Tabela pomiarowa

	U0	Iu	Iv	Iw	Is	P1	P2	P0	ΔPobc	ΔP0	(U0)^2	n	cosϕ
Lp	[V]	[A]	[A]	[A]0	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	[V]^2	obr/min	-
1	380	1,80	1,90	1,80	1,83	380	-190	190	95,4	94,6	144400	1496	0,158
2	340	1,70	1,50	1,40	1,53	280	-120	160	80,4	79,6	115600	1496	0,178
3	300	1,00	1,20	1,25	1,15	220	-100	120	52,0	68,0	90000	1496	0,201
4	250	0,70	0,90	0,90	0,83	130	-50	80	28,0	52,0	62500	1496	0,223
5	220	0,60	0,70	0,80	0,70	90	-30	60	13,9	46,1	48400	1495	0,225
6	200	0,60	0,70	0,70	0,66	80	-28	52	12,4	39,6	40000	1492	0,227
7	180	0,60	0,60	0,65	0,62	60	-12	48	10,9	37,1	32400	1483	0,248

5. Stan obciążenia

1. Schemat pomiarowy




Podczas badania silnika w stanie jałowym użyto hamownicy indukcyjnej zasilanej prądem stałym, poprzez zmianę prądu wzbudzenia hamownicy możliwa jest zmiana momentu obciążenia silnika.

2. Tabela pomiarowa

L.p.	IU	IV	IW	Iśr	P1	P2	PI	PII	ΔPcu1	ΔPcu2	n	cosϕ	η	sb	Mobl	Modcz
	[A]	[A]	[A]	[A]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	obr/min	-	%	-	Nm	Nm
1	2,4	2,6	2,7	2,57	340	420	760	448,9	188,2	31,3	1406	0,449	59,1	0,063	9,6	6,4
2	2,0	2,2	2,3	2,17	220	300	520	278,7	134,2	15,5	1425	0,364	53,6	0,050	5,8	5,4
3	1,8	2,0	2,1	1,97	140	250	390	179,6	110,6	8,2	1440	0,278	46,1	0,040	3,7	4,6
4	1,6	1,8	1,9	1,77	30	200	230	47,3	89,3	1,8	1459	0,112	20,6	0,027	1,0	3,6
5	1,5	1,7	1,8	1,67	20	140	160	11,4	79,5	0,3	1468	0,055	7,1	0,021	0,2	2,9

6. Opracowanie wyników

U= 380V

R= 9,5Ω - rezystancja jednego uzwojenia stojana silnika

- średni prąd jednego uzwojenia I_s




I_u, I_v, I_w - prądy uzwojeń (U,V,W)

• moc całkowita pobrana przez silnik P₀
  

P₀= P₁+P₂

P₁, P₂- moc zmierzona przez watomierze W1, W2

• współczynnik mocy cosϕ




• straty jałowe ΔP₀

ΔP₀= P₀ - ΔP_obc gdzie ΔP_obc= 3*I^2*R

P_II-moc oddawana przez silnik (moc użyteczna)

P_II= P_I-ΔP_b gdzie :ΔP_b- suma strat podczas pracy silnika.




ΔP_cu1-straty w uzwojeniach stojana:




ΔP_cu2-straty w uzwojeniach wirnika:

gdzie: ΔP_el -moc wewnętrzna silnika (moc w szczelinie)




ΔP_Fe=75,2W -straty w żelazie uzyskane w próbie biegu jałowego dla napięcia 380V





- -poślizg




n_b- prędkość obrotowa zmierzona




=1500 obr/min - prędkość wirowania pola (f1=50Hz-częstotliwość pracy, p=2 -liczba par biegunów)

ΔP_m =16,4W - straty mechaniczne uzyskane w próbie biegu jałowego

ΔP_dod - straty dodatkowe




I_n=2,2A - prąd znamionowy

S_b- sprawność silnika





M_odcz - moment obrotowy zmierzony

M_obl - moment obrotowy obliczony


gdzie


7.Wnioski

Zasada działania silnika indukcyjnego.

W wytworzonym przez stojan polu wirującym umieszczamy wirnik z uzwojeniem znajdującym się w żłobkach. Pole wirujące przecina pręty wirnika i wytwarza w nich SEM oraz prąd drogą indukcji elektromagnetycznej. Przewód z prądem znajdujący się w polu wirującym będzie wypychany w kierunku wirowania pola. Strumień stojana przecina pręt wirnika wytwarzając w nim prąd. Pole wirujące pociąga za sobą wirnik, który wobec tego wiruje w tym samym kierunku. Kiedy silnik rusza prędkość przecinania pręta przez pole wirujące jest znaczna. Częstotliwość prądu w wirniku równa jest częstotliwości prądu stojana. W miarę jak wirnik nabiera coraz większej prędkości obrotowej, prędkość przecinania zmniejsza się, a więc maleje również SEM w wirniku. Gdyby wirnik osiągnął prędkość pola wirującego, wirowałby razem z polem, pręty wówczas przestałyby być przecinane, znikłaby SEM, a więc i prąd w wirniku. Gdyby zaś nie było prądu w wirniku to nie byłoby siły obracającej wirnik, nie byłoby momentu obrotowego. Wskutek tego, iż moment równy jest zeru, wirnik zacznie zwalniać, ale gdy tylko prędkość jego zmaleje, pręty znowu będą przecinane przez pole i moment powstanie.

Odmianą silnika indukcyjnego jest silnik klatkowy (zwarty). Ma on stojan taki sam jak silnik pierścieniowy, wirnik zaś posiada uzwojenie inaczej zbudowane. Uzwojenie to składa się z pewnej liczby prętów miedzianych lub aluminiowych nieizolowanych, umieszczonych w żłobkach. Po stronie przedniej i tylnej wirnika pręty te są połączone pierścieniami również nieizolowanymi przyspawanymi do prętów lub odlanymi razem z nimi.

Próba biegu jałowego.

Za stan jałowy uważany jest stan, w którym obroty silnika nie ulegają większym zmianom. Podczas idealnego biegu jałowego obroty nie powinny ulec zmianie, w naszym przypadku na zmianę obrotów wpływ miały opory mechaniczne w praktyce niemożliwe do wyeliminowania. Przy pomiarze mocy jeden z watomierzy wskazywał moc ujemną aby dokonać tego pomiaru należało zamienić początki cewek. Z charakterystyki ΔP₀=f(U²) zostały odczytane wartości strat mechanicznych (stałych) ΔP_m=16,4W strat w żelazie (zmienne w funkcji napięcia) ΔP_Fe= 75,2W.

Próba stanu obciążenia.

Próba ta odbywała się dla znamionowego napięcia (380V) funkcję obciążenia spełniała hamownica indukcyjna zasilana prądem stałym. Moment obrotowy mierzyliśmy miernikiem wyskalowanym w kGcm natomiast w tabeli zamieszczone są wartości przeliczone do postaci Nm (1kGcm=0,0980665Nm). Sprawność silnika dochodzi do 60% zatem nie są to wyniki zbyt satysfakcjonujące; ewentualne błędy mogą być spowodowane nie dokładnością w odczytaniu wartości z mierników.

4

A Tr

wirnik

*

*

*

*

B

C

A

A₂

V

U

W

V

A₃

W₂

A₁

W₁
















---