POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Podstaw Elektrotechniki
Laboratorium Maszyn Elektrycznych   Ćwiczenie nr 5 Temat: Badanie 3 - fazowego silnika indukcyjnego pierścieniowego
Rok akademicki: 2008/2009 Wydział Elektryczny Studia stacjonarne  Kierunek Elektrotechnika Rok II Semestr IV
Uwagi:

1. Dane znamionowe:

P = 3,3 [kW], U_N = 380 [V] ~ / Δ, n_N = 940 [obr/min], I_n = 9,5 [A] , cosφ = 0,654,

I_wirnika = 25 [A], U_wirnika = 95 [V];

1. Schemat pomiarowy:

1. Wyznaczanie parametrów schematu zastępczego:

   1. Pomiar rezystancji uzwojeń prądem stałym R_1st, R_2st

R_st = 2,9 [Ω] ;

R_w = 0,18 [Ω];

1. Próba zwarcia pomiarowego – wyznaczenie Z_z, R_z, R₁, R₂’, X_r1, X_r2’

I	P1	P2	U	Pz	cos φz
A	W	W	U	W	rad
4,8	610	-120	170	490	0,2

P_Z = P₁ + P₂ = 610 − 120 = 490 [W]

$$\sin{\varphi = \frac{P_{Z}}{3 \times U_{\text{Zf}} \times I_{\text{Zf}}} = 0,2}$$

$$Z_{Z} = \frac{U_{\text{Zf}}}{I_{\text{Zf}}} = 60,21\ \left\lbrack \Omega \right\rbrack$$

R_Z = Z_Z × cosφ=12, 042 [Ω]

X_Z = Z_Z × sinφ = 58, 99 [Ω]

R_st = R₁ = 2, 9 [Ω]

R₂^′ = R_Z − R₁ = 12, 042 − 2, 9 = 9, 142 [Ω]

$$X_{r1} = X_{r2}^{'} = \frac{X_{z}}{2} = \frac{58,99}{2} = 24,495\ \left\lbrack \Omega \right\rbrack$$

$$I_{\text{zn}} = I_{z} \times \left( \frac{U_{N}}{U_{Z}} \right) = 4,8 \times \frac{380}{170} = 10,729\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

c)Próba idealnego biegu jałowego – wyznaczenie X_μo, R_Fe

U	P1	P2	I	P	cos φo
V	W	W	A	W	rad
400	1400	-1080	7,4	320	0,063593
350	860	-680	4,8	180	0,063025
300	600	-460	3,6	140	0,076253
250	360	-280	2,6	80	0,072398
200	220	-170	2	50	0,073529
150	220	-160	1,4	60	0,168067
100	50	-80	0,9	-30	-0,19608

P_Fe = P − 3 × R₁ × I_9f² = 282, 13 [W]

E = U_f − I_10f =  U_f − I_9f × (sinφ₀+cosφ₀) × (R₁+jX_r1) = 173, 537e^j1000

$R_{\text{Fe}} = 3 \times \frac{E^{2}}{P_{\text{Fe}}} = 318\ \lbrack\Omega\rbrack$ $I_{\text{Fe}} = \frac{E}{R_{\text{Fe}}} = \frac{173}{318} = 0,54\ \left\lbrack A \right\rbrack$

I_Fe=$\sqrt{{I_{9f}}^{2} - {I_{\text{Fe}}}^{2}} = \sqrt{\left( \frac{4,8}{\sqrt{3}} \right)^{2}{- \ 0,54}^{2}\ } = 7,3\ \lbrack A\rbrack$

X_u= $\frac{E}{I_{u}}$ = $\frac{173}{7,3} = 23,7\ \lbrack\Omega\rbrack$

d)Wyznaczanie przekładni napięciowej

4. Wyznaczenie charakterystyk momentu elektromagnetycznego

n	Tzmierzony
[obr/min]	[kg*m]
1450	-1,05
1300	-0,85
1195	-0,62
1104	-0,33
1060	-0,18
1000	0
940	0
825	0,28
700	0,43
660	0,48
620	0,5
590	0,52
400	0,56
280	0,55
180	0,54
70	0,55
1	0,62
-108	0,63
-200	0,62
-300	0,6

5. Wykreślenie w skali na podstawie obliczeń wykorzystujących schemat zastępczy silnika wykresu fazorowego dla podanych przez prowadzącego wartości mocy na wale oraz poślizgu i wyznaczenie przy jego pomocy wartość napięcia zasilania silnika.

Dane: poślizg znamionowy: s = 0,04; Moc na wale P_N = 5000 [W];

R_st = 2,9 [Ω] ; R_w = 0,18 [Ω];

X_r1 = X_r2^′ = 24, 495 [Ω]

X_u=23, 7 [Ω]

$$R = R_{2}^{'} \times \frac{1 - s}{s} = 9,142\ \times \frac{1 - 0,04}{0,04} = 219\ \lbrack\Omega\rbrack$$

$$I_{2}^{'} = \sqrt{\frac{P_{N}}{3 \times R_{2}^{'}} \times \frac{s}{1 - s}} = \sqrt{\frac{5000}{3 \times 9,142} \times \frac{0,04}{1 - 0,04}} = 2,76\ \lbrack A\rbrack$$

U₂^′ = I₂^′ × R = 2, 76 × 219 = 604, 44 [V]

E = I₂^′ × (R₂^′+R+jX_r2^′) = 2, 76 × (9,142+219+j24,495) = 633, 28e^j6, 13[V]

629,67 j67,6 633,28 6,13

$$I_{\text{Fe}} = \frac{E}{R_{\text{Fe}}} = \frac{{633,28e}^{j6,13}}{318} = {1,99e}^{j6,13\ }\lbrack A\rbrack$$

$$I_{\mu} = \frac{E}{X_{\mu}} = \frac{{633,28e}^{j6,13}}{{23,7e}^{j90}} = {26,72e}^{- j83,87}\lbrack A\rbrack$$

;

I₉ = I_Fe + I_μ = 1, 99e^j6, 13 + 26, 72e^−j83, 87 = 26, 84e^−j78, 54 [A]

I₁ = I₉ + I₂^′ =  26, 84e^−j78, 54 +  2, 76e^j0 = 27, 52e^−j72, 9 [A]

U_R1 = I₁ × R₁ = 27, 52e^−j72, 9 × 2, 9 = 79, 808e^−j72, 9 [V]

U_Xr1 = I₁ × X_r1 = 27, 52e^−j72, 9 × 24, 495e^j90 = 674, 1e^j17, 1[V]

U₁ = E + U_R1 + U_Xr1 = 1317, 92e^j10 [V]

6. Wnioski:

Celem wykonywanego przez nas ćwiczenia było zbadanie własności silnika

3-fazowego indukcyjnego pierścieniowego.

Na początku ćwiczenia wyznaczaliśmy parametry schematu zastępczego. Poprzez przeprowadzenie próby zwarcia mogliśmy wyznaczyć parametry podłużne schematy zastępczego. W stanie zwarcia prędkość obrotowa n = 0 [Obr/min] gdyż wirnik jest zablokowany.

Poprzez przeprowadzenia próby idealnego stanu jałowego mogliśmy wyznaczyć parametry poprzeczne schematu zastępczego.

Kolejnym punktem ćwiczenia było wyznaczenie zależności T=f(n)

Wartość momentu elektromagnetycznego silnika wyznacza się korygując zmierzony moment hamowni o wartość momentu strat mechanicznych dodając go do momentu hamowni dla prędkości wirowania w kierunku zgodnym z wirowaniem pola i odejmując go dla prędkości wirowania w kierunku przeciwnym.

W tym stanie obserwowaliśmy trzy podstawowe stany pracy maszyny asynchronicznej: pracę hamulcową, pracę silnikową oraz pracę generatorową. Dla ujemnych prędkości aż do zera mamy pracę hamulcową. W tym przedziale badany silnik miał moment mniejszy niż silnik.

W tym przedziale prędkości poślizg s ma wartości większe od zera. Moc pobierana przez silnik jest dodatnia, ponieważ musi on zużyć energie na hamowanie, natomiast moc mechaniczna na wale jest ujemna. Dla prędkości z przedziału 0 – 1000 mamy pracę silnikową. W tym przedziale prędkości silnik pobiera moc z sieci.