Stany awaryjne i niesymetryczne w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie stanów awaryjnych i niesymetrycznych w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi.

2. Przebieg ćwiczenia:

Na wstępie naszego ćwiczenia sprawdzamy czy silnik uruchamia się bez przerwy w fazie ( w normalnych warunkach ). W uzwojenie stojana jest włączony rezystor o wartości 0,38 Ω. Przeprowadzamy rozruch. Silnik zaczyna się kręcić. Wzrasta prędkość obrotowa. W naszych pomiarach otrzymujemy:

U_zasilania = 200 V,

I_symetryczne = 2,5 A,

n = 1250 obr/min

Następnie przerywamy jedną fazę stojana. Obserwujemy amperomierze i możemy stwierdzić, że na dwóch fazach prąd wzrósł dwukrotnie. Przez trzecią fazie prąd nie płynie. Wartości prądów fazowych mają taką samą wartość ( stan symetrii utrzymuje się, tylko jest rozłożony na dwie fazy a nie na trzy). Prędkość utrzymuje się ta sama ( ok. 1250 obr/min ) , napięcia są takie same.

Możemy stwierdzić, że skoro prąd fazowy wzrósł dwukrotnie to straty wzrosły czterokrotnie ( straty są proporcjonalne do kwadratu prądu ).

Następnie obniżamy napięcie do zera i próbujemy uruchomić silnik z przerwą w jednej fazie stojana. Widzimy, że prąd zaczyna rosnąć w dwóch fazach. Napięcie międzyfazowe rośnie. Silnik wydaje charakterystyczny dźwięk ( buczenie ), ale nie rusza ( nie zwiększa prędkości obrotowej ). W naszych pomiarach otrzymujemy:

U_zasilania = 100 V,

I_symetryczne = 3,6 A,

n = 0 obr/min

Następnie próbujemy przeprowadzić rozruch silnika z przerwą w jednej fazie wirnika. Napięcie rośnie, silnik ciężko ale rusza. Otrzymane wyniki:

(jest to stan kiedy w wirniku jest duża rezystancja)

U_zasilania = 200V,

I_symetryczne = 1,3 A,

n = 625 obr/min

Na amperomierzu wskazówka chwieje się ( duże oscylacje ). Prąd I waha się w przedziale między 2,3 - 2,4 A.

częstotliwość drgań f_d : 10 wychyleń w czasie 9,12 s

częstotliwość drgań obliczona z poślizgu :

Jak widać częstotliwość drgań obliczona dwoma metodami jest różna. Możemy stwierdzić, że wpływ na to może mieć bezwładność wskazówki miernika, która nie mogłaby drgać z częstotliwością 5 razy na sekundę.

Następnie przechodzimy na stan symetrii ( zwieramy przełącznik - fazę ). Silnik wraca do prędkości obrotowej równej n=1250 obr/min. Gdy odłączymy ponownie fazę, silnik utrzymuje się przy tej prędkości. Zaczyna drgać wskazówka amperomierza ( sygnalizuje nam ona przerwę w fazie ). Wniosek jaki nam się nasuwa jest następujący :

- silnik z przerwą w fazie wirnika generuje prąd o małej częstotliwości,

- prąd ma dwie składowe : 50 Hz i mała częstotliwość

3. Uwagi i wnioski:

Podczas naszego ćwiczenia badaliśmy właściwości silnika indukcyjnego podczas:

• normalnej pracy silnika ( wszystkie fazy stojana i wirnika podłączone ),

• przerwania jednej fazy stojana ( w czasie prędkości 1250 obr/min),

• próby rozruchu silnika z przerwaną jedną fazą stojana,

• próby rozruchu silnika z przerwaną jedną fazą wirnika,

• odłączenia jednej fazy wirnika w stanie pracy normalnej ( n=1250 obr/min ),

ω

ω_kz1

ω_ksym

• 2

M_kz1 M_k M_e

Rys.1 Charakterystyki silnika indukcyjnego dla stanu pracy z przerwą w jednej z faz zasilania uzwojenia stojana 1 - zasilanie jednofazowe , 2 - zasilanie trójfazowe

Porównując otrzymane wyniki z charakterystykami widzimy, że :

• w naszym doświadczeniu prąd wzrósł dwukrotnie co odpowiada dwukrotnemu wzrostowi momentu na charakterystyce ( prąd jest proporcjonalny do momentu ),

• w naszym doświadczeniu prędkość obrotowa nie zmieniła się, a na charakterystykach jest nieznaczny spadek prędkości ( możemy pominąć ),

W dalszej części ćwiczenia gdy badamy silnik z przerwaną jedną fazą wirnika możemy zauważyć że:

• silnik rusza ale jego prędkość obrotowa jest dwukrotnie mniejsza ( przy U=200 V ),

• silnik z przerwą w fazie wirnika generuje prąd o małej częstotliwości,

( prąd ma dwie składowe : 50 Hz i mała częstotliwość ),

---