AGH	WIMiR	Krzysztof Batko			Gr 16		Grupa laboratoryjna: A
Silniki asynchroniczne					28.11.2007r
Dr inż. Piotr Chrząstowski			Ocena	Data		Podpis

I. WPROWADZENIE

a) budowa i ogólna zasada działania silników asynchronicznych

Silniki prądu przemiennego to silniki, które do pracy wykorzystują m.in. zjawisko wirującego pola magnetycznego. Do silników prądu przemiennego zaliczamy silniki synchroniczne i asynchroniczne. Ogólna zasada działania silników prądu przemiennego jest następująca: stojan silnika, zbudowany z blach ferromagnetycznych zawiera trzy niezależne uzwojenia, które zasilane są prądem przemiennym. Uzwojenia te przesunięte są względem siebie o 120 stopni i połączone są ze sobą w gwiazdę lub trójkąt. W czasie pracy silnika każde z tych uzwojeń wytwarza strumień magnetyczny, którego kierunek zmienia się wraz z przebiegiem prądu sinusoidalnego płynącego w nim. Wektor wypadkowego strumienia magnetycznego jest sumą geometryczną strumieni pochodzących z uzwojeń. Zmiany kierunków poszczególnych strumieni powodują wirowanie wypadkowego wektora strumienia magnetycznego, który oddziałuje z wirnikiem silnika. Prędkość wirowania tego wektora to prędkość synchroniczna. W silnikach asynchronicznych wirnik jest zbudowany z blach żelaznych z wyciętymi żłobkami. Znajdują się w nich pręty miedziane lub aluminiowe zwarte krążkami na podstawach wirnika - stąd nazwa silniki asynchroniczne klatkowe. Wirujące pole magnetyczne powoduje powstanie siły elektromotorycznej w prętach wirnika, a to powoduje przepływ prądu. Wówczas powstaje moment obrotowy powodujący obrót wirnika. Różnica prędkości kątowej wirnika względem prędkości kątowej wirującego pola magnetycznego nosi nazwę poślizgu. W silnikach pierścieniowych wirnik zawiera uzwojenia trójfazowe, których końce wyprowadzone są poprzez pierścienie na zewnątrz wirnika. Umożliwia to dołączenie dodatkowej opornicy rozruchowej.

b) rozruch, regulacja prędkości, hamowanie

• Silniki klatkowe

Rozruch silników klatkowych można przeprowadzić na dwa sposoby: rozruch bezpośredni i za pomocą przełącznika gwiazda trójkąt.

Przy rozruchu bezpośrednim silnik zasilany jest pełnym napięciem znamionowym oraz pobiera prąd rozruchowy sześciokrotnie większy od znamionowego. Zaletą tego sposobu rozruchu jest jego prostota i duży moment rozruchowy.

Rozruch przy pomocy przełącznika gwiazda trójkąt powoduje, że w momencie rozruchu (połączenie w gwiazdę) przez silnik płynie trzykrotnie mniejszy prąd rozruchowy oraz napięcie na stojanie jest mniejsze. Gdy silnik osiągnie odpowiednią prędkość przełącza się uzwojenia stojana w trójkąt. Zaletą tego sposobu jest „łagodny” rozruch silnika, wadą natomiast mniejszy moment rozruchowy w przypadku połączenia w gwiazdę.

Regulację prędkości kątowej przeprowadza się przez zmianę częstotliwości napięcia zasilania. Obecnie służą do tego najczęściej falowniki. Można również regulować prędkość kątową silnika przez zmianę liczby par biegunów uzwojenia stojana - tzw. Silniki wielobiegowe.

Hamowanie silników klatkowych można przeprowadzić na 3 sposoby:

hamowanie dynamiczne; przeciwłączeniem; odzyskowe. Hamowanie dynamiczne polega na odłączeniu silnika od sieci trójfazowej i następnie zasileniu uzwojeń stojana prądem stałym. Powoduje to wytworzenie stałego pola magnetycznego w stojanie, co powoduje indukowanie się w wirniku siły elektromotorycznej i prądu, który wytwarza moment hamujący.

• Silniki pierścieniowe

Rozruch silników pierścieniowych polega na włączeniu silnika do sieci z rezystancją

dodatkowa w obwodzie wirnika. W miarę osiągania przez silnik większej prędkości kątowej maleje prąd i moment rozruchowy. Wówczas włącza się w obwód wirnika mniejszy opór. Postępując w ten sposób dochodzi się do prędkości i momentu znamionowego silnika (już bez dodatkowego oporu).

Regulację prędkości kątowej osiąga się przez włączenie w obwód wirnika dodatkowej rezystancji, co powoduje zwiększenie poślizgu krytycznego, a przez to zwiększenie nachylenia charakterystyk mechanicznych. Przy stałej wartości momentu obciążenia silnika powoduje to zmniejszenie prędkości kątowej.

Hamowanie silników pierścieniowych przeprowadza się tak samo jak dla silników klatkowych.

II. Hamowanie dynamiczne:

Hamowanie dynamiczne realizuje się w ten sposób, że uzwojenie stojana odłącza się od napięcia, a następnie zasila się je z sieci prądu stałego, tak, aby wytworzyć stały strumień magnetyczny. W wirniku wirującym w tym stałym polu indukują się napięcia i płyną prądy, które wytwarzają moment skierowany przeciwnie do kierunku wirowania wirnika. Wartość tego momentu można regulować zmieniając wartość prądu stałego zasilającego stojan lub włączając odpowiednią rezystancję dodatkową Rd.
Przy stosowaniu hamowania dynamicznego nie można doprowadzić do całkowitego zahamowania urządzenia, gdyż przy spadku prędkości napięcie indukowane w wirniku maleje i moment też się zmniejsza. Energia mechaniczna zamienia się całkowicie na ciepło w wirniku i ewentualnie połączonej z nim szeregowo rezystancji.

Możemy zaobserwować, że czas wybiegu silnika (1min 15s) jest nieporównywalnie dłuższy niż przy zastosowaniu hamowania dynamicznego (ok. 2-3s).

III. SILNIK ASYNCHRONICZNY PIERŚCIENIOWY

1) schemat połączeń

2) pomiary

Pomiary przeprowadzono dla silnika pierścieniowego, o mocy 4kW, posiadającego 2 pary biegunów.

a) Pomiar przy napięciu 380V, bez rezystancji dodatkowej w obwodzie wirnika

Up [V]	Ip[A]	n[obr/min]	ω[rad/s]	P[W]	M[Nm]	Poślizg
10	1	1497	156,686	10	0,06382	0,002
65	8	1490	155,953	520	3,33433	0,006667
125	15	1470	153,86	1875	12,1864	0,02
180	20	1440	150,72	3600	23,8854	0,04
235	27	1391	145,591	6345	43,5809	0,072667

b) Pomiar przy napięciu 380V, z rezystancja dodatkową

Up [V]	Ip[A]	n[obr/min]	ω[rad/s]	P[W]	M[Nm]	Poślizg
10	1	1483	155,221	10	0,06442	0,011333
85	9	1428	149,464	765	5,11829	0,048
155	17,5	1245	130,31	2712,5	20,8157	0,17
180	20	1060	110,947	3600	32,448	0,293333

c) Pomiar dla obniżonego napięcia - 250V, bez rezystancji dodatkowej

Up [V]	Ip[A]	n[obr/min]	ω[rad/s]	P[W]	M[Nm]	Poślizg
10	1	1493	156,267	10	0,06399	0,004667
95	10	1460	152,813	950	6,21674	0,026667
140	60	1413	147,894	8400	56,7974	0,058
185	21	1253	131,147	3885	29,6232	0,164667

U_p - napięcie prądnicy

I_p - prąd prądnicy

n/ ω - prędkość obrotowa/kątowa silnika

[rad/s]

P - moc

[W]

M - moment obrotowy

[Nm]

n_s - prędkość synchroniczna

[obr/min]

s - poślizg

3) wykresy

---