LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE SILNIKÓW TRÓJFAZOWYCH KLATKOWYCH
1. Identyfikacja badanego silnika.
Z tabliczki znamionowej dla silnika klatkowego odczytaliśmy następujące dane:
• Napięcie znamionowe przewodowe (trójkąt): 380 V
• Napięcie znamionowe przewodowe (gwiazda): 220 V
• Prąd znamionowy (trójkąt): 6 A
• Prąd znamionowy (gwiazda): 3,5 A
• Moc znamionowa: 1,5 kW
• cosϕ
N =
8
,
0
• znamionowa prędkość obrotowa wirnika:1410 obr/min Ć
2. Identyfikacja prądnicy hamowniczej Z tabliczki znamionowej dla prądnicy hamowniczej odczyt A Waliśmy następujące
dane:
Napięcie znamionowe: 230 V
Prąd znamionowy: 6,5 A
Moc znamionowa: 1,5 kW
Prędkość obrotowa znamionowa: 1450 obr/ Y
najdo I
wa S
I min.
3. Badanie
Na stanowisku badawczym z
stojan P ł się silnik klatkowy do którego została podłączona prądnica prądu stałego. Uzwojenia silnika były połączone w gwiazdę.
Podczas włączenia silnika do sieci o napięciu fazowym 380 V zaobserwowaliśmy gwałtowny wzrost prądu
aczyć
S
a ok. 7-krotny powyŜej wartości nominalnej.
Badanie polegało na zmienianiu momentu hamującego na wale silnika regulując prąd wzbudzenia prądnicy hamowniczej. Następnie naleŜało odczytać wskazania mierników i wyzn
szać IE
I moment hamujący dokonując równowaŜenia momentów za pomocą odwaŜników kładzionych na szalce, która była przyspawana do korpusu prądnicy, który mógł obracać się względem podstawy. Szalkę moŜna było zawie Nw róŜnych odległościach od osi obrotu, będącej ramieniem l siły cięŜkości, wytwarzającej moment obrotowy równowaŜący moment napędowy silnika. Po wykonaniu pomiarów dla silnika podłączonego do sieci zasilającej o napięciu przewodowym 220 V, powtórzyliśmy pomiary dla napięcia 180 V.
1
Wyniki pomiarów dla U12 = 220 V:
lp
U12
Il
P1
n
m
l
F
M
P2
s
η
cosφ
V
A
kW
obr/min
kg
m
N
Nm
kW
%
%
-
1
220
2
0,28
1360
0,3
0,3
2,94
0,88
0,13
9,33
44,90
0,21
2
220
2,1
0,55
1355
0,6
0,4
5,89
2,35
0,33
9,67
60,73
0,40
3
220
2,22
0,78
1345
1,1
0,4
10,79
4,32
0,61
10,33
77,93
0,53
4
220
2,5
1,3
1330
1,7
0,35
16,68
5,84
0,81
11,33
62,52
0,79
5
220
2,9
1,4
1320
2,1
0,35
20,60
7,21
1,00
12,00
71,18
0,73
Wykresy dla U12 = 220 V: n=f(M)
1365
1360
1355
1350
1345
1340
Ć
1335
1330
1325
A
1320
1315
0,00
2,00
4,00
6, W
Y00 8,00
3,5
IS
I
90,00
80,00
3
P
70,00
2,5
S
60,00
I=f(M)
2
P1=f(M)
50,00
cosφ=f(M)
1,5
IE
I
40,00
η=f(M)
30,00
s=f(M)
1
N
20,00
0,5
10,00
0
0,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
2
Wyniki pomiarów dla U12 = 180 V:
lp
U12
Il
P1
n
m
l
F
M
P2
s
η
cosφ
V
A
kW
obr/min
kg
m
N
Nm
kW
%
%
-
6
180
1,2
0,2
1370
0,3
0,3
2,94
0,88
0,13
8,67
63,32
0,31
7
180
1,4
0,47
1350
0,6
0,4
5,89
2,35
0,33
10,00
70,80
0,62
8
180
2
0,78
1330
1,5
0,3
14,72
4,41
0,61
11,33
78,81
0,72
9
180
2,6
1,15
1305
2
0,3
19,62
5,89
0,80
13,00
69,93
0,82
10
180
3
1,3
1290
2,1
0,35
20,60
7,21
0,97
14,00
74,91
0,80
Wykresy dla U12 = 180 V: n=f(M)
1380
1370
1360
1350
1340
1330
Ć
1320
1310
1300
A
1290
1280
0,00
2,00
4,00
W
Y6,00 8,00
3,5
I S
I
90,00
80,00
3
P
70,00
2,5
S
60,00
I=f(M)
2
P1=f(M)
50,00
cosφ=f(M)
1,5
IE
I
40,00
η=f(M)
30,00
1
N
s=f(M)
20,00
0,5
10,00
0
0,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
3
Podczas uruchamiania silnika podłączonego do sieci zasilającej gwałtownie wzrasta prąd rozruchowy, który moŜe powodować krótkotrwałe spadki napięcia w sieci zasilającej. Szczególnie dla duŜych silników spadki napięcia podczas rozruchu mogą w powaŜnym stopniu zakłócać pracę innych odbiorników, dlatego stosuje się podczas uruchamiania silnika autotransformator, przełącznik gwiazda-trójkąt lub szeregowo z obwodem silnika przyłączony dodatkowy rezystor.
Z wykresów moŜna odczytać, Ŝe wraz ze wzrostem mocy oddanej prąd wirnika wrasta w przybliŜeniu proporcjonalnie do mocy. RównieŜ współczynnik mocy wzrasta wraz ze wzrostem mocy, jedynie przy bardzo duŜych mocach, a co za tym idzie i poślizgach zmniejsza się wartość współczynnika mocy. Sprawność osiąga swoje maksimum przy obciąŜeniu równym około 0,85 mocy nominalnej, co jest i tak korzystne, poniewaŜ silnik większość pracy wykonuje przy obciąŜeniu mniejszym od znamionowego.
Ć
A
W
Y
IS
I
P
S
IE
I
N
4
cos
1
ϕ = 3⋅ U ⋅ I
1
1
M = F ⋅ l
1
P = 2 ⋅π ⋅
⋅ M ⋅ n ⋅1000 = 10 ,
4 7 ⋅ M ⋅ n
2
60
P
2
η =
⋅100%
P 1
60 f
ns = p
n
n
s −
s =
⋅100%
ns
60 f
Prędkość synchroniczną policzyliśmy ze wzoru n =
, gdzie p oznacza liczbę
s
p
par biegunów. Przy częstotliwości sieci zasilającej f = 50 Hz Ć
Apodstawiając
p=1,2,3... otrzymaliśmy szereg: 3000, 1500, 1000 ... obr/min. Z szeregu wybraliśmy wartość 1500 obr/min, jako najbliŜszą, większą od nm.
W
6. Oznaczenia
U12 – napięcie fazowe wskazywane przez wolto Y
skazy I
waS
I mierz
Il - prąd liniowy wskazywany przez amperomierz P1 – moc pobierana przez silnik, w P na przez watomierz U1 – napięcie liniowe (międzyprzewodowe) M – moment
F – siła
l – ramię siły F
η – sprawność silnika
P2 – moc na wale
S
s – poślizg
ns – obroty synch
wirnika
m – masa odwaŜ I
ro
E
Iniczne
n – obroty Nników
5