Laboratorium Napędu Elektrycznego
Wydział: Elektrotechniki i Informatyki	Wykonali: Piotr Wójcik Krzysztof Wasążnik Bartłomiej Winiarczyk Łukasz Wiatrzyk			Grupa: ED 6.4
Numer ćwiczenia: 6	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk indukcyjnego silnika pierścieniowego
Data wykonania: 31.III.2004	Ocena:	Data:	Podpis:

1. Cel ćwiczenia .

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami indukcyjnego silnika pierścieniowego , metodami ich wyznaczania , oraz rodzajami hamowania silnika i wpływu na nie zmian rezystancji dodatkowej twornika.

2. Dane znamionowe .

Silnik prądu stałego: Silnik pierścieniowy:

Pn=3,7kW Pn=3kW

Un=220V Un=220/380V

In=19,6A In=14,47A/6,8A

n_n=1450 obr/min n_n=1420 obr/min

I_wn=0,58A cosφ=0,81

3.Schemat układu pomiarowego stosowanego do ćwiczenia:

4. Pomiar charakterystyki naturalnej i sztucznej ω = f (M_m).

	I1	I2	U2	U4	I3	I4	P2	P1	P	n	ω	ΔP0	ΔM0	Mm	η
	[A]	[A]	[V]	[V]	[A]	[A]	[W]	[W]	[W]	[Obr min]	[rad/s]	[w]	[Nm]	[Nm]	-
Dodatkowa rezystancja w wirniku Rd=0,72Ω	7,6	19	57	80	0,46	0,16	1320	2820	4140	570	59,69	44	0,74	25,57	0,99
		6,1	15	75	105	0,455	0,23	900	2260	3160	750	78,54	66	0,84	20,45	0,98
		4,9	10	90	130	0,45	0,3	480	1720	2200	900	94,25	86	0,91	13,98	0,96
		3,8	5	108	158	0,45	0,38	-40	1180	1140	1080	113,10	114	1,01	7,54	0,90
		3,4	0	120	181	0,45	0,47	-460	760	300	1200	125,66	133	1,06	1,06	0,56
		3,4	-2	127	193	0,451	0,51	-760	600	-160	1270	132,99	143	1,08	-3,69	0,11
		3,6	-4,5	135	204	0,451	0,56	-900	400	-500	1350	141,37	160	1,13	-7,01	0,68
		3,92	-7	140	212	0,451	0,6	-1120	200	-920	1400	146,61	171	1,17	-10,32	0,81
		4,1	-9	145	217	0,451	0,63	-1280	60	-1220	1450	151,84	188	1,24	-13,00	0,85
	Bez dodatkowej rezystancji. Wirnik zwarty. Ch-ka naturalna	8	19	115	152	0,449	0,36	1400	2800	4200	1150	120,43	125	1,04	25,87	0,97
		6,3	15	117	162	0,449	0,39	1000	2160	3160	1170	122,52	129	1,05	20,66	0,96
		4,8	10	120	170	0,449	0,42	560	1600	2160	1200	125,66	133	1,06	14,13	0,94
		3,6	5	121	178	0,449	0,43	60	1060	1120	1210	126,71	135	1,07	7,60	0,88
		3,1	0	124	185	0,449	0,47	-380	600	220	1240	129,85	139	1,07	-1,07	0,37
		3,4	-5	126	189	0,449	0,5	-880	160	-720	1260	131,95	143,5	1,09	-7,62	0,80
		4,2	-10	127	189	0,449	0,51	-1320	-180	-1500	1270	132,99	145	1,09	-14,16	0,90
		5,1	-15	129	188	0,449	0,52	-1680	-480	-2160	1290	135,09	149	1,10	-20,71	0,93
		5,9	-19	130	186	0,449	0,53	-1980	-480	-2460	1300	136,14	150,5	1,11	-25,94	0,94

Przykładowe obliczenia dla pierwszego wiersza:

Prędkość obrotowa wału maszyn:

Prędkość kołowa znamionowa:

Wartość współczynnika k wyznaczamyz danych znamionowych maszyny H₁:

Moment strat jałowych maszyny H1:

Moment na wale maszyny H₁:

Znak +/- przyjmujemy zależnie od charakteru pracy maszyny: dla pracy silnikowej:”-„ dla pracy prądnicowej „+”

Wartości strat jałowych ΔP₀ zostały odczytane z wykresu dołączonego do wykonywanego ćwiczenia.

Sprawność:

Znak +/- przyjmujemy zależnie od charakteru pracy maszyny: dla pracy silnikowej:”+„ dla pracy prądnicowej „-”

Powyższe obliczenia wykorzystujemy we wszystkich punktach pomiarowych.

Charakterystyki otrzymane z pomiarów:

charakterystyka ω=f(Mm)

charakterystyka η=f(Mm)

charakterystyka ω=f(I)

5. Charakterystyka mechaniczna przy obniżonym napięciu zasilania.

Tabela pomiarowa:

U	I1	U2	I2	I3	U4	I4	P2	P1	P1	ω	ΔP0	ΔM0	Mm	η
	[A]	[V]	[A]	[A]	[V]	[A]	[W]	[W]	[W]	[rad/s]	[w]	[Nm]	[Nm]
U=0,7Un	7	112	13	0,442	156	0,36	1000	1700	2700	117,29	120	1,02	18,02	0,96
		4,6	117	8	0,442	167	0,4	580	1240	1820	122,52	129	1,05	11,51	0,93
		2,2	123	0	0,442	184	0,47	-160	360	200	128,81	138	1,07	1,07	0,31
		2,8	126	-5	0,442	189	0,49	-680	-80	-760	131,95	143,5	1,09	-7,62	0,81
		5,4	131	-14	0,442	190	0,53	-1480	-640	-2120	137,18	152	1,11	-19,41	0,93
	U=0,5Un	7	106	8	0,4	150	0,34	640	1280	1920	111,00	111	1,00	11,46	0,94
		6	109	7	0,4	156	0,37	580	1120	1700	114,14	115	1,01	10,16	0,93
		2,9	118	3	0,4	174	0,42	220	540	760	123,57	130	1,05	4,97	0,83
		1,5	122	0	0,4	183	0,46	-20	200	180	127,76	137	1,07	1,07	0,24
		2,3	129	-4	0,4	192	0,5	-400	-140	-540	135,09	149	1,10	-6,33	0,72
		4,4	134	-9	0,4	196	0,53	-840	-400	-1240	140,32	158	1,13	-12,89	0,87
		6,3	140	-15	0,4	204	0,58	-1360	-600	-1960	146,61	172	1,17	-20,78	0,91

Obliczenia są identyczne jak w poprzednim punkcie.

6. Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej dla hamowania prądem stałym.

	U2	I2	I3	U4	I4	n	ω	ΔP0	ΔM0	Mm
		[V]	[A]	[A]	[V]	[A]	[Obr /min]	[rad/s]	[w]	[Nm]	[Nm]
	Rd=0,72Ω I=4A	42	6,5	0,44	70	0,15	420	43,98	28	0,64	9,13
		63	5	0,44	98	0,22	630	65,97	51	0,77	7,31
		87	4	0,44	131	0,31	870	91,11	117	1,28	6,51
		107	3,8	0,44	160	0,4	1070	112,05	114	1,02	5,98
		122	3,5	0,44	180	0,46	1220	127,76	147	1,15	5,73
		138	3,5	0,44	204	0,53	1380	144,51	167	1,16	5,73
		142	3,5	0,44	210	0,56	1420	148,70	176	1,18	5,76
	Rd=0,72Ω I=7A	42	16	0,442	73	0,17	420	43,98	28	0,64	21,55
		71	13	0,442	112	0,25	710	74,35	61	0,82	17,81
		101	10	0,442	181	0,38	1010	105,77	103	0,97	14,04
		120	9	0,442	176	0,46	1200	125,66	133	1,06	12,82
		135	8,5	0,442	196	0,53	1350	141,37	160	1,13	12,24
		144	8	0,442	210	0,59	1440	150,80	161	1,07	11,52
	Rd=0,3Ω I=4A	31	5	0,442	51	0,1	310	32,46	28	0,86	7,40
		54	3,5	0,442	85	0,19	540	56,55	51	0,90	5,48
		70	3	0,442	108	0,24	700	73,30	117	1,60	5,52
		90	2,5	0,442	136	0,32	900	94,25	114	1,21	4,48
		105	2,5	0,442	157	0,38	1050	109,96	147	1,34	4,60
		120	2,5	0,442	178	0,45	1200	125,66	167	1,33	4,60
		131	2,4	0,442	195	0,5	1310	137,18	176	1,28	4,42
		142	2,5	0,442	211	0,54	1420	148,70	28	0,19	3,46
	Rd=0,3Ω I=7A	35	12	0,442	62	0,13	350	36,65	61	1,66	17,35
		55	8,5	0,442	89	0,2	550	57,60	103	1,79	12,90
		71	7	0,442	110	0,25	710	74,35	133	1,79	10,94
		94	6	0,442	140	0,33	940	98,44	160	1,63	9,47
		112	5,25	0,442	165	0,41	1120	117,29	161	1,37	8,24
		132	4,5	0,442	195	0,5	1320	138,23	162	1,17	7,05
		140	4,5	0,442	206	0,54	1400	146,61	163	1,11	6,99

Obliczenia są identyczne jak w poprzednim punkcie

7 Wnioski:

W ćwiczeniu badany był asynchroniczny silnik pierścieniowy . Jak wynika z otrzymanych charakterystyk ( przy pracy w warunkach znamionowych : U , f , itp.) ustępliwość prędkości przy zmianie obciążenia jest niewielka , a silnik po przekroczeniu prędkości synchronicznej przechodzi do pracy prądnicowej ( znak „ - „ przy M oznacza że silnik pobiera moment z wału ) .Natomiast z dodatkową rezystancją w obwodzie wirnika jego prędkość mocniej zależy od obciążenia co nie jest korzystne. W ćwiczeniu dokonano pomiarów tylko liniowej części charakterystyki ze względu na ograniczenia związane z układem hamowniczym ( max I ₂ = 15 A ) , pomimo tego charakterystyki otrzymane są zgodne z charakterystykami teoretycznymi.

Sprawność znacząco wzrasta w miarę wzrostu obciążenia i to prądnicy jak i silnika, przy mniejszych maleje ze względu na nie wykorzystanie mocy układu . W punkcie prędkości synchronicznej sprawność jest najniższa ponieważ silnik nie oddaje energi tylko pobiera ją na pokrycie strat własnych

Zasada hamowania prądem stałym opiera się na indukowaniu w obracającym się wirniku prądów wytwarzających pole magnetyczne, które współdziałając z nieruchomym polem stojana hamuje wirnik. Regulacja momentu hamującego odbywa się przez regulację prądu wirnika co osiągamy przez wtrącanie dodatkowej rezystancji lub zasilenie różnymi wielkościami prądu stałego. Przy znacznych szybkościach korzystniejsze jest hamowanie dużymi prądami stałymi.

---