POLITECHNIKA GDAŃSKA LABORATORIUM MASZYNY ELEKTRYCZNE

Transkrypt

1 POLTECHNKA GDAŃSKA WYDZAŁ ELEKTROTECHNK ATOMATYK KATEDRA ENERGOELEKTRONK MASZYN ELEKTRYCZNYCH LABORATORM MASZYNY ELEKTRYCZNE ĆWCZENE (M) MASZYNY NDKCYJNE/ASYNCHRONCZNE TRÓJFAZOWE BADANE CHARAKTERYSTYK: BEG JAŁOWEGO i ZWARCA Mateiały pomocnice Kieunek Elektotechnika Studia tacjonane -ego topnia emet 3 Opacował Miecyław Ronkowki Gego Koto Michał Michna Lab_ME_M_intukcja_00_0.doc Gdańk 00-0

2 ĆWCZENE (M) MASZYNY NDKCYJNE/ASYNCHRONCZNE TRÓJFAZOWE BADANE CHARAKTERYSTYK: BEG JAŁOWEGO i ZWARCA Pogam ćwicenia Pomia eytancji uwojeń. Pomia chaakteytyki biegu jałowego. Pomia chaakteytyki tanu wacia (winik nieuchomy).. TEORA.. Budowa, diałanie i model fiycny mayny indukcyjnej Mayna indukcyjna/aynchonicna (M) jet petwonikiem elektomechanicnym (y..) o tech wotach, któe fiycnie epeentują: wejścia elektycne aciki uwojenia tojana ; wyjścia/wejścia elektycne aciki uwojenia winika ; wyjście/wejście mechanicne koniec wału (pęgło) m. Moc elektycna (dotacana) P i moc mechanicna (odbieana) P m ulegają pemianie elektomechanicnej a pośednictwem pola magnetycnego. Enegia pola magnetycnego jet enegią wewnętną mayny, gdyż petwonik nie ma możliwości wymiany tej enegii otoceniem. a) P Q P m m T m P m Q T L b) waga: Ry... Mayna indukcyjna/aynchonicna (tałkowanie dla pacy ilnikowej): a) tójwotowy petwonik elektomechanicny winikiem pieścieniowym b) dwuwotowy petwonik elektomechanicny winikiem klatkowym wota (aciki) obwodu tojana dopływ enegii elektycnej petwaanej ma enegię mechanicną, wota obwodu winika odpływ enegii do odbionika lub ieci ailającej, wota układu (obwodu) mechanicnego m odpływ enegii mechanicnej Diałanie mayny indukcyjnej/aynchonicnej opate jet na wykoytaniu idei pola o wiującym tumieniu magnetycnym, wbudanym metodą elektomagnetycną. Pędkość wiowania pola wbudnika/induktoa okeślona jet woem: π f Ω e = [ad/] lub p n 60 fe = [ob/min] p gdie: f e cętotliwość napięcia ailania ilnika, p licba pa biegunów. Budowę i podtawowe elementy M pedtawiono na y... Mayna kłada ię natępujących elementów cynnych: tojana (deń i uwojenie 3-faowe); winika (deń i uwojenie klatkowe lub uwojenie pieścieniowe uwojenie 3-faowe połącone pieścieniami śligowymi); wału. Stojan pełni funkcję wbudnika-induktoa pądy płynące w uwojeniu tojana wbudają pole o wiującym tumieniu

3 magnetycnym, któy indukuje SEM w uwojeniu winika. Natomiat winiki pełni, w pewnym enie, funkcję twonika indukowana w uwojeniu winika SEM wymua pepływ pądu, któy oddiaływując polem tojana geneuje moment elektomagnetycny. a) ilnik indukcyjny klatkowy b) uwojenie winika klatkowe (be denia) 3 c) uwojenie winika pieścieniowe ( deniem) d) tablicka namionowa ilnika klatkowego e) fabycna tablicka acikowa 3-faowego uwojenia tojana połąconego w tójkąt (Δ) f) laboatoyjna tablicka acikowa 3-faowego uwojenia tojana połąconego w tójkąt (Δ) Ry... Budowa i podtawowe elementy mayny indukcyjnej/aynchonicnej (podukcja fimy NDKTA/CANTON) Na podtawowy model fiycny ilnika indukcyjnego pieścieniowego pokaany na y..3 kładają ię: a) elementy cynne: wbudnik-indukto (tojan), twonik (winik), wał; b) wielkości (mienne) fiycne: napięcia faowe na acikach uwojeń, pądy faowe oa płynące w uwojeniach, wiujący pędkością Ω tumień magneujący (główny) Φ m, tumienie opoenia uwojeń Φ σ oa Φ σ, moment elektomagnetycny (wewnętny) T e, moment obotowy (ewnętny) T m, pędkość kątowa winika Ω m, moment obciążenia T L, taty w żelaie ΔP Fe, taty w uwojeniach ΔP Cu oa ΔP Cu, taty mechanicne (tacia, wentylacyjne) ΔP m.

4 Aby achować cytelność yunku y..3, układ uwojeń faowych (pam) tojana i winika anacono kicowo tylko dla jednej fay obwodami a-a' oa a-a', py cym litey a, a onacają umowne pocątki tych uwojeń, a litey a', a' umowne końce ). _ a' L L 4 + a' oś fay a oś fay a a + m lub 0 m T e T m i a m m L m + a T L u a Ry..3. Podtawowy model fiycny wielofaowego ilnika indukcyjnego pieścieniowego (licba pa biegunów p = ) Symetycne pądy tójfaowe, płynące w uwojeniach tojana, wytwaają odpowiednio faowe (oiowe) pepływy pulujące (iły magnetomotoycne), któe ą kieowane godnie oiami magnetycnymi tych uwojeń: np. oś magnetycna a dla pepływu uwojenia tojana a - a. Oie magnetycne pootałych fa ą odpowiednio peunięte w peteni o kąt π/3p (p - licba pa biegunów). Sumowanie geometycne oiowych pepływów pulujących tojana wywołuje w efekcie wiującą w peteni falę pepływu. Piewa hamonicna tej fali odwoowana wektoem (faoem petennym) Θ wiuje w peteni wględem obewatoa na tojanie pędkością kątową Ω = π f e /p (f e cętotliwość napięcia ailania uwojeń tojana). Pędkość ta naywaną jet wykle pędkością ynchonicną. Wiujący pepływ tojana Θ wbuda wiujący tumień, któy pecinając pewody (pęty) uwojenia winika, indukuje w nich pemienne SEM otacji, któe wymuają py amkniętym uwojeniu winika pądy faowe. Pądy winika wytwaają odpowiednio faowe (oiowe) pepływy pulujące. Analogicnie jak w tojanie, umowanie geometycne oiowych pepływów pulujących winika wywołuje w efekcie wiującą w peteni falę pepływu. Piewą hamonicną tej fali odwoowuje wekto (fao petenny) Θ, wiujący pędkością Ω = π f e wględem obewatoa na tojanie. waga: nteakcja wiujących pól magnetycnych tojana i winika, wbudanych pepływami Θ oa Θ, geneuje moment elektomagnetycny T e, któy wymua uch obotowy winika. Należy auważyć, że inteakcja obu pól wynika tendencji układu elektomagnetycnego tojana i winika do wbudenia ektemalnego tumienia, innymi łowy tendencji do gomadenia ektemalnej enegii w układie (aada minimalnej pacy minimalnego diałania). Zatem wektoy epeentujące pepływy Θ oa Θ będą dążyły do wajemnego łożenia (pokycia) ię. ) Zaówno uwojenia tojana jak i winika ą ównomienie omiecone w żłobkach. wojenia tojana M tanowią: ty fay (pama) oie magnetycne pocególnych fa ą odpowiednio wględem iebie peunięte w peteni o kąt 0 0 (dla M o licbie pa biegunów p> kąt wynoi 0 o /p). Analogicnie jet dla uwojenia winika w wykonaniu pieścieniowym. W pypadku uwojenia winika w wykonaniu pieścieniowym licba fa jet ówna licbie pętów klatki. W opiie modelu M, e wględów dydaktycnych, atowano onacenia: a-a, b-b, c-c dla tojana, aa, b-b, c-c dla winika, amiat nomaliowanych: -, V-V, W-W dla tojana, -, V-V, W-W dla winika. Onacenia nomaliowane atoowano na chematach układów pomiaowych.

5 Możliwy jet tylko obót wektoa pepływu winika Θ w kieunku godnym ałożonym na y..3 dodatnim wotem pędkości kątowej winika Ω m (dla pyjętej konwencji odbionikowej tałkowania, onaca to godny wot momentu i pędkości odpowiada to pacy ilnikowej). Pepływ winika Θ wiuje w peteni wględem obewatoa na winiku pędkością kątową ówną óżnicy pędkości (Ω - Ω m ) naywaną wykle bewględną pędkością pośligu; natomiat wględem obewatoa na tojanie wiuję pędkością kątową ówną umie pędkości: (Ω - Ω m ) + Ω m = Ω. To nacy, że do pędkości pośligu (Ω - Ω m ) należy dodać pędkość unoenia pepływu winika Θ, ówną pędkości mechanicnej winika Ω m. Zatem pepływ winika Θ wiuje w peteni wględem obewatoa na tojanie pędkością kątową ówną pędkości Ω. Dla tanu utalonego (bak kładowych wobodnych) pacy ilnika onaca to, że pepływy tojana Θ i winika Θ, wiują ynchonicnie ). W efekcie pepływy tojana Θ i winika Θ twoą wpólny (wypadkowy) pepływ naywany wykle pepływem magneującym, okeślonym umą geometycną: Θ + Θ = Θ m (.) Pepływ Θ wiuje pędkością Ω (py pędkości winika Ω m Ω ) i wbuda tumień magneujący (główny) Φ m. Ze wględu na uch aynchonicny tumienia Φ m oa denia winika, mayny indukcyjne naywane ą także maynami aynchonicnymi. Jet to aadnica cecha mayn indukcyjnych/aynchonicnych. Moment elektomagnetycny T e ależy od kąta γ (wanego kątem momentu) międy pepływami Θ oa Θ. Na y..3 pokaano chematycnie wajemne, petenne położenie kątowe oi fay a-a uwojenia tojana wględem oi fay a-a uwojenia winika. Położenie to odpowiada chwili caowej dla któej watości pądów tych fa oiągają jednoceśnie watości makymalne. Onaca to, godnie teoią pola wiującego, że położenie wektoów wiujących pepływów tojana Θ i winika Θ jet godne oiami magnetycnymi fay a-a i fay a-a. W teoii mayn indukcyjnych bewględną watość pędkości pośligu (Ω - Ω m ) odnoi ię do pędkości wiującego pola tojana, któą naywa ię pośligiem wględnym, albo po potu pośligiem: Ω Ωm n n = Ω lub = n (.) gdie: n oa n odpowiednio pędkość ynchonicna pola tojana i winika (mechanicna) w ob/min. Twoenie wpólnego pepływu magneującego jet jawikiem analogicnym do magneowania tanfomatoa (opianego w ćw. Badanie tanfomatoa), tn. powtawania pądu magneującego wynikającego umy geometycnej pepływu uwojenia piewotnego i wtónego (uwaga: w pypadku tanfomatoa ą to pepływy nieuchome w peteni). Analogię tą wykoytuje ię w budowie modelu obwodowego (chematu atępcego) mayny indukcyjnej. waga: Analogia międy tanfomatoem i M dotycy tylko twoenia wpólnego pepływu magneującego. W tanfomatoe pąd piewotny i wtóny mają jednakową cętotliwość. Natomiat w M, py tałej cętotliwości pądu tojana (piewotnego), pąd winika (wtóny) ma cętotliwość mienną, któa ależy od pędkości pośligu (obciążenia). f = f e 5 ) Jet to podtawowy waunek geneacji momentu o tałym kieunku i wocie momentu o śedniej watości óżnej od ea. Zgodnie aadą pacy (pawem teowania) mayn elektycnych: mayna elektycna jet układem dwóch pól magnetycnych o oiach nieuchomych wględem iebie w peteni. Pocególne typy mayn elektycnych óżnią ię tylko poobem teowania położeniem tych pól.

6 .. Model obwodowy (chemat atępcy) mayny indukcyjnej 6 Model obwodowy (chemat atępcy) ilnika indukcyjnego pedtawiony na y..4 opacowano na podtawie modelu fiycnego ilnika (y..3). Model ten jet podtawą do analiy dowolnego tanu pacy ilnika indukcyjnego. E σ E σ0 R X σ ' X' σ0 R' R m = R' (-)/ Φ σ 0 Φ' σ f e R Fe 0c m P m E E 0 f e ' = 0 X m Φ m P e Analogiem modelu obwodowego M jet model obwodowy tanfomatoa obciąż ążonego eytancją: R (-)/ Moc pola wiującego P e i mechanicna P m wytwaana pe M pacującą jako ilnik: P e = mr ( ) P m = mr Ry..4. Podtawowy model obwodowy (chemat atępcy) wielofaowego ilnika indukcyjnego waga: Aby połużyć ię modelem obwodowym tanfomatoa, do opiu właściwości uchowych M, należy cętotliwość pądów winika f e tanfomować do cętotliwości pądów tojana f e. Efektem tanfomacji jet pojawienie ię eytancji R m = R ( ) /. Moc wydielająca ię na eytancji R = R ( ) jet analogiem mocy mechanicnej wytwaanej pe ilnik. m / Pedtawiony model naywany wykle modelem o kontue T odpowiada ilnikowi indukcyjnemu o uwojeniu winika powadonym (edukowanym) aówno do pekładni ϑ i = jaki i tanfomowanym do cętotliwości pądów tojana. Topologia i elementy modelu wynikają oważań fiycnych dotycących biegu jałowego, tanu obciążenia i tanu wacia ilnika indukcyjnego. Z kolei watości paametów modelu wynaca ię na podtawie wyników dwóch pób: biegu jałowego i tanu wacia opianych w p..3 oa.5 niniejego ćwicenia. Paametu modelu obwodowego ilnika indukcyjnego: eytancja R Fe i eaktancja X m ą wielkościami nieliniowymi ależnymi od watości tumienia głównego i odaju blachy denia pootałe paamety modelu obwodowego w akeie pądów namionowych można pyjąć jako tałe. waga: W pypadku watości pądów ilnika w tanie ouch [ > (5 7) n ] dogi pepływu tumieni opoenia ulegają nayceniu watości eaktancji opoenia ulegają mniejeniu. W pypadku ilnika klatkowego klatką ouchową lub głębokimi żłobkami należy uwględnić jawiko wypieania pądu watości eaktancji i eytancji uwojenia ulegają mianie wa e mianą pośligu.

7 .3. Chaakteytyka mechanicna mayny indukcyjnej 7 Model obwodowy S na y..4, py ałożeniu E, można pektałcić do modelu obwodowego o kontue Γ (y..5). OBLCZANE PRĄD WRNKA MOMENT ELEKTROMAGNETYCZNEGO ' ( R + R / ) + X T e = Pe p ω e T e p m ω e R ' ( R + R / ) + X Ry..5. Model obwodowy (chemat atępcy) wielofaowego ilnika indukcyjnego o kontue Γ Pyjmując kolejne upocenie: R 0 ównanie momentu elektomagnetycnego (na y..5) można upościć do potaci: T e pm ω X e gdie, k = R / X jet tw. pośligiem kytycnym pośligiem dla któego moment elektomagnetycny oiąga watość makymalną. Pykładowy wyke chaakteytyki mechanicnej S, wykeślonej wg ównania (.3), pedtawiono y k k (.3) 60 T e [Nm] +Temx 40 0 k- 0 [-] k+ -0 model "T" model " Γ " model " Γ" R = T emx PRĄDNCA SLNK HAMLEC -80 Ry..6. Pykładowa chaakteytyka mechanicna wielofaowego ilnika indukcyjnego chaakteytyki wykeślone na podtawie modelu obwodowego o kontue T, Γ oa Γ py ałożeniu R = 0 (wg ównania (.3))

8 . BADANA.. Oględiny ewnętne Należy dokonać oględin badanego ilnika indukcyjnego oa uądeń wchodących w kład układu pomiaowego. talić i pawdić uądenie do ahamowania winika. Dokładnie pecytać i anotować dane awate na tablicce namionowej badanego ilnika indukcyjnego (pykład na y..) i mayny pomocnicej oa utalić układy połąceń uwojeń. Ry... Tablicka namionowa ilnika indukcyjnego klatkowego (Poducent NDKTA/CANTON) Tablica. Dane namionowe badanej mayny indukcyjnej Lp. Dane namionowe Jednotka Watość nawę lub nak poducenta nawę i typ 3 nume fabycny 4 ok wykonania 5 moc namionowa kw 6 namionowe napięcia tojana V 7 namionowy pąd tojana A 8 namionowy wpółcynnik mocy - 9 układ połąceń uwojeń tojana - 0 układ połąceń uwojeń winika 0 namionowe napięcie winika V namionowy pąd winika A namionowa cętotliwość H namionowa pędkość obotowa ob/min 3 klaa iolacji 4 odaj pacy 5 topień ochony.. Pomia eytancji uwojeń Zaady pomiau eytancji uwojeń. Pomia eytancji uwojeń tojana wykonać a pomocą motka lub metodą technicną. Pomia eytancji uwojeń winika ilnika pieścieniowego wykonać metodą technicną (e wględu na obecność w obwodie eytancji pejścia cotka-pieścień śligowy). Dobać odpowiednie akey mieników do pomiau metodą technicną. Pomia eytancji uwojeń metodą technicną wykonać dla tech pądów akeu

9 5 30% pądu namionowego (w celu mniejenia jawika nagewania uwojeń w wyniku pomiau). Nayować chematy połąceń uwojeń. Odcytać tempeatuę otocenia t o (py ybkich pomiaach można pyjąć, że pomieone watości eytancji dotycą tempeatuy uwojeń ównej tempeatue otocenia). Wyniki pomiaów anotować w tabelach.a i.b. Tablica.a Pomia eytancji uwojenia tojana kolejnych fa (uwojenie ołącone) Zaciki - Zaciki V-V Zaciki W-W Lp. R R V R W V A Ω V A Ω V A Ω τ x =... o C Oblicamy watości śednie eytancji dla kolejnych fa uwojenia tojana, a natępnie watość śednią eytancji faowej uwojenia tojana R Rś + RVś + RWś = (.) 3 Tablica.b Pomia eytancji uwojenia winika kolejno międy faami (połącenie Y) Zaciki -V Zaciki -W Zaciki V-W Lp. R V R W R VW V A Ω V A Ω V A Ω τ x =... o C Oblicamy watości śednie dla kolejnych eytancji międyfaowych winika, a natępnie watość śednią eytancji faowej uwojenia winika R RVś + RWś + RVWś = (.) 3 W paktyce watości eytancji R oa R we woach (.) i (.) pomieone w tempeatue τ x pelica ię do umownej tempeatuy odnieienia τ o (pyjmuje ię watość 0 C) wg. ależności (.3) i (.4). W pypadku uwojenia wykonanego miedi touje ię natępujący wó peliceniowy: R τo = R τx 35 + τ o 35 + τ x [Ω] (.3) gdie: τ x tempeatua uwojenia w caie pomiau [ C], R τo eytancja uwojenia powadona do tempeatuy τ o, R τx eytancja uwojenia pomieona w tempeatue τ x. Jeżeli uwojenie wykonane jet aluminium, to do pelicenia watości eytancji do tempeatuy odnieienia τ o touje ię ależność:

10 3 R τo = R τx 5 + τ o 5 + τ x [Ω] (.4).3.. Póba biegu jałowego Podtawy póby biegu jałowego Póbę biegu jałowego wykonuje ię w celu wynacenia tw. tat tałych dla późniejego okeślenia pawności ilnika. Py badaniach pełnych analia ktałtu chaakteytyki biegu jałowego, tj. tat, pądów kładowych i wpółcynnika mocy (y...), powala na wyciągnięcie eegu wnioków o jakości wykonania mayny.?p [W] [A] co??? co????p 0 0 m 0c 0 [V] Ry... Chaakteytyki biegu jałowego Dlatego też póbę biegu jałowego pepowada ię ailając nieobciążony ilnik napięciem egulowanym w akeie watości około, 0, N. Py biegu jałowym, tj. py momencie na wale T L = 0, pędkość kątowa ilnika nie ależy od napięcia i jet paktycnie ówna pędkości ynchonicnej: 60 fe n = [ob/min] (.5) p Moc pobieana pe ilnik py biegu jałowym P 0 paktycnie pokywa natępujące taty: P0 Δ PFe + ΔPm + ΔPCu (.6) gdie, ΔP Fe taty w deniu (żelaie), ΔP m taty mechanicne, ΔP Cu taty w uwojeniu tojana. Staty mechanicne kładają ię e tat tacia w łożykach, tat tacia cotek (w ilnikach pieścieniowych be uądenia do podnoenia cotek), tat tacia cęści wiujących w powietu oa tat wentylacyjnych. Wytkie te taty ależą od pędkości kątowej ilnika, a więc py póbie biegu jałowego mają paktycnie watość tałą. Staty w żelaie kładają ię e tat na pądy wiowe, tat na hiteeę oa tat dodatkowych w tojanie. Staty te ą popocjonalne do kwadatu indukcji, a tym amym do kwadatu napięcia (analogicnie jak w tanfomatoe). Statami jałowymi naywamy umę tat mechanicnych i tat w żelaie tojana. Onaca to: moc pobana ieci py biegu jałowym mniejona o taty w uwojeniu tojana: Δ = P ΔP = ΔP + ΔP (.7) P o o Cu m Fe

11 Zatem taty jałowe wykeślone w funkcji napięcia ailania tojana ΔPo k + k pedtawiają paabolę peuniętą o watość tałą odpowiadającą tatom mechanicnym. Jeżeli więc taty te pedtawić w funkcji kwadatu napięcia, uyka ię linię potą, któej ektapolacja w kieunku oi ędnych odetnie wielkość tat mechanicnych (y..3.). 4 ΔP 0 [W] ΔP Fe 0 ΔP m [V ] Ry..3. Rodiał tat biegu jałowego Py więkych nayceniach obwodu magnetycnego ależność tat od napięcia jet wyżego ędu niż kwadatowa i dlatego chaakteytyka tat jałowych pechodi pebiegu potoliniowego w paabolicny. Składowa cynna pądu biegu jałowego: oc = om + Fe py cym kładowa om wynika watości tat mechanicnych, aś kładowa Fe e tat w żelaie ( y..4.). Ι [A] om oc 0 Fe [V] Ry..4. Zależność kładowych cynnych pądu biegu jałowego ilnika od napięcia Py bado małym napięciu w ilniku dominują taty mechanicne, któe, jak powiediano wyżej, można pyjąć jako tałe ΔP m = k. Zatem ależność k om = pedtawia hipebolę. Staty w żelaie ą popocjonalne do kwadatu napięcia ΔP Fe = k,

12 Zatem wyażenie pedtawia ależność liniową. k Fe = = k 5 Pąd biegu jałowego ilnika jet umą geometycną kładowych cynnej i bienej (magneowania): Wpółcynnik mocy biegu jałowego okeśla ię: = + o oc co ϕ o = oc o Py bado nikich napięciach dominuje kładowa cynna, a więc coϕ o może pyjmować watości blikie. Natomiat py woście napięcia acyna dominować kładowa biena watość coϕ o maleje do około 0,. Pebieg póby biegu jałowego Schemat układu połąceń ilnika do póby biegu jałowego pedtawiono na y..5. waga: Należy eweć aciki uwojenia winika be podłącania dodatkowych pyądów pomiaowych (na pieścieniach śligowych - w pypadku ilników e cotkami unoonymi, natomiat w pypadku ilnika e tale pylegającymi cotkami bepośednio na acikach winika). m R S T V W A P P Ry..5. Schemat połąceń do póby biegu jałowego ilnika indukcyjnego pieścieniowego wagi ogólne do wykonania póby tanu jałowego: Ponieważ w laboatoium dokonuje ię ouchu ilnika e źódła o egulowanym napięciu (autotanfomato lub egulato indukcyjny) acynając od najniżego napięcia, więc w tym pypadku oponik ouchowy w obwodie winika jet bytecny. Należy pawdić, cy źódło ailania jet utawione na minimum napięcia i eweć pieścienie uwojenia winika. Pomimo płynnego więkania napięcia ouchowi ilnika towayy pąd ouchowy, któego watość nacnie pewyża pąd namionowy ilnika. Dlatego celem oganicenia pepływu pądu ouchowego pe utoje pomiaowe ampeomiea i watomiea należy je eweć lub ouchu dokonywać py wyjętym wtyku pełącnika PW. Po utaleniu ię pędkości kątowej ilnika oeweć ampeomie (lub wtyk umieścić w gnieźdie pełącnika PW) i w takcie dalego więkania napięcia kontolować watość pądu pobieanego pe ilnik.

13 W pypadku ujemnego wychylenia wkaówki watomiea należy mienić kieunek pepływu pądu pe cewkę watomiea pope odwotne umiecenie wtyku pełącnika PW. W caie pomiaów należy: Zmieniać napięcie ailające uwojenie tojana w ganicach od około, N do watości, py któej pąd biegu jałowego acyna ponownie watać, tj. do (0, - 0,5) N lub pędkość kątowa acyna ię mniejać. Notować w tablicy.3. dwa napięcia międypewodowe A, B. Notować w tablicy.3. ty pądy faowe tojana: A, B, C. Notować w tablicy.3. wkaania watomiea mieącego moc w układie Aona: P α, P β. Odcyty wykonać dla 6-8 punktów pomiaowych. Tablica.3. Póba biegu jałowego ilnika indukcyjnego Watości pomieone Watości oblicone Lp. P P o P o ΔP Cuo ΔP o co ϕ o m oc V A W V A W W V A W W W A A V 6 Opacowanie wyników póby biegu jałowego W caie wykonywanych pomiaów napięcia i pądy pocególnych fa mogą ię óżnić międy obą. ch watości śednie, podane w tablicy.3, należy oblicyć wg. natępujących woów: = ( + ) o = ( + + ) P = P + P o 3 Watości pootałych wielkości w tablicy.3 oblicamy wg. natępujących woów: Δ P = R taty w uwojeniu tojana; Cuo 3 o ΔP o = Po ΔP Cuo pomieone taty jałowe; coϕ o = Po 3 o wpółcynnik mocy py biegu jałowym; oc = o co ϕ o kładowa cynna pądu biegu jałowego; m = o in ϕ o kładowa magneująca pądu biegu jałowego. Na podtawie wyników uykanych póby biegu jałowego należy wynacyć paamety gałęi popecnej chematu atępcego ilnika indukcyjnego (y..4). X m R 3 Fe 3 m Fe

14 Watości paametów chematu atępcego badanej mayny wynoą: 7 X m [Ω] R Fe [Ω] waga: W cególności wynacyć watości paametów odpowiadające napięciu namionowemu tojana..4. Pomia pekładni napięciowej Pekładnia napięciowa, któej pomiau dokonuje ię py otwatym obwodie winika, jet tounkiem faowych ił elektomotoycnych/napięć na acikach uwojeń tojan i winika: E k u f ϑ u = = (.8) E k u f Pebieg pomiau pekładni Dokonać modyfikacji chematu połąceń y..5. pope owacie acików uwojenia winika i podłącenie do nich tech woltomiey (lub jednego woltomiea py ałożeniu ymetii). W caie pomiau pekładni napięciowej należy: Py otwatym obwodie pieścieni śligowych i nieuchomym winiku (caami winik obaca ię pod wpływem indukujących ię pądów wiowych na powiechni żelaa winika) podnieść napięcie do watości namionowej. Dokonać pomiau pekładni dla dwóch nienacnie óżniących ię watości napięcia. Wyniki pomiaów notować w tablicy.4. Tablica.4. Pomia pekładni napięciowej Stojan Winik Lp. V WV f V VW W f ϑ u V V V V V V V V V Opacowanie wyników pekładni napięciowej Py obliceniach pekładni napięciowej należy uwględnić natępujące ależności: = / 3 napięcie faowe py połąceniu w gwiadę; f V VW W watości napięcia na pieścieniach uykane pomiau; jeżeli wytkie napięcia ą w pybliżeniu jednakowe to winik ma uwojenie 3 faowe i wówca: V + VW + W f = 3 3

15 Jeżeli natomiat V VW W, onaca to, że winik ma uwojenie faowe, a atem = + f f ( ) VW W f ϑ u = pekładnia napięciowa..5. Póba wacia i pomia pekładni pądowej Podtawy póby wacia Póbę wacia wykonuje ię w celu wynacenia watości pądu wacia (ouchowego) py napięciu namionowym oa wynacenia tat miennych dla późniejego okeślenia pawności. Póbę wacia wykonuje ię ailając ilnik e źódła o egulowanym napięciu. Winik ilnika jet ahamowany (ablokowany). Jeżeli watość pądu i mocy ależą od położenia winika wględem tojana, winik powinien być obacany w kieunku peciwnym do kieunku wiowania pola pędkością kilkudieięciu obotów na minutę. W ilniku uwojonym winikiem należy eweć pieścienie. Pepowadając póbę wacia należy podnoić napięcie ailające aż do uykania pegięcia chaakteytyki pądowej (y..6.). P co ϕ [W] [A] co ϕ 8 P 0 ' [V] Ry..6. Chaakteytyki wacia Póbę tę należy pepowadić ybko i pawnie, gdyż moc wacia pawie w całości jet używana na nagewanie ilnika, cególnie uwojeń. Bak chłodenia ilnika powoduje ybki i nacny wot tempeatuy, któy może ukodić iolację. Py póbie wacia nie wytępują taty mechanicne, ponieważ winik jet ahamowany. Staty w żelaie ą pomijalnie małe, ponieważ na acikach ilnika jet tounkowo nikie napięcie. Moc pobieana ieci ówna ię tatom w uwojeniach tojana i winika (amieniona na ciepło) jet więc popocjonalna do kwadatu pądu: P = 3 ( R f + R f + ΔPdod ) Pąd jet w pybliżeniu popocjonalny do napięcia, tąd chaakteytyka P = f( ) ma pebieg paabolicny. Chaakteytyka pądu wacia = f( ) w pocątkowej cęści jet linią potą, a w miaę wotu napięcia pope łagodne agięcie pechodi w potą o więkym kącie nachylenia. W pocątkowej faie główna cęść padku napięcia magnetycnego na dode tumienia opoenia wytępuje w żłobku. Py dalym woście pądu wacia natępuje naycenie ębów, wkutek cego chaakteytyka agina ię, by po nayceniu nów pejść w linię potą.

16 Jeżeli póby wacia uyka ię cęść chaakteytyki ponad agięciem, wówca można oblicyć pąd wacia py napięciu namionowym ależności: gdie: k k N N = [A] (.9) pąd wacia py napięciu namionowym, napięcie namionowe, napięcie, py któym w uwojeniu płynie pąd, watość napięcia wynacona gaficnie na y..6 - pe wykeślenie tycnej do chaakteytyki pądu wacia w jej gónej cęści. Jak wpomniano, w tanie wacia tumienie opoenia pebiegają głównie pe powiete, a więc na dode o tałym opoe magnetycnym. Reaktancja waciowe jet więc w pybliżeniu tała, jeżeli pominąć wpływ naycenia w ębach. Miaą łuności tego ałożenia może być ależność co ϕ = f ( ) (y..6). Jeśli naycenie nie wytępuje, to eaktancja opoenia jet faktycnie tała i wtedy = R coϕ (.0) R + X tn. nie ależy od watości pądu wacia. W tych waunkach chaakteytyka co ϕ = f( ) pedtawia linię potą ównoległą do oi odciętych. Ze wotem naycenia eaktancja wacia jednak maleje i chaakteytyka co ϕ = f( ) odbiega od linii potej (y..6.). Można więc pyjąć, że eaktancja X kłada ię dwóch kłądowych: X tałej, nieależnej od naycenia, X ν miennej, ależnej od naycenia w ębach. Spoób okładu eaktancja X na kładowe ilutuje y X ν Podtawy pomiau pekładni pądowej Ry..7. Rokładu eaktancji X na kładowe Pomia pekładni pądowej dokonuje ię py pieścieniach watych pope ampeomiee py cym: f m k u m ϑ = = = ϑu (.) f m k u m Ponieważ aówno iły elektomotoycne jak i pądy ą watościami odnoącymi ię do jednej fay, tąd eytancja winika, powadona do fay tojana:

17 m R = R ϑ (.) m u Analogicnie pelica ię eaktancję oa impedancję obwodu winika. Pebieg póby wacia i pomiau pekładni pądowej Py póbie wacia aciki uwojenia winika należy eweć a pomocą tech ampeomiey (y..8). Dogodne jet połącenie póby wacia pomiaem pekładni pądowej. wagi ogólne do póby wacia i pomiau pekładni pądowej: Zakey pyądów pomiaowych należy dobać do najwiękych watości wielkości wytępujących py tej póbie: pąd tojana i winika ówny,5 pądu namionowego, napięcie do 60% napięcia namionowego. Należy pawdić, cy źódło ailania jet utawione na minimum napięcia. Winik badanego ilnika ahamować a pomocą hamulca mechanicnego. Póbę wacia należy wykonywać możliwie ybko, a w caie pew w pomiaach należy wyłącać ailanie ilnika. Powoli to oganicyć niekoytny e wględu na dokładność póby wot tempeatuy uwojeń. W pypadku ujemnego wychylenia wkaówki watomiea należy mienić kieunek pepływu pądu pe cewkę watomiea pope odwotne umiecenie wtyku pełącnika PW. W caie pomiaów należy: Włącyć badany ilnik do ieci py napięciu możliwie blikim watości 0 V. Napięcie ailania więkać tak, aby pąd tojana mieniał ię w ganicach = (0,,0) N. Notować w tablicy.5. dwa napięcia międypewodowe: A, B. Notować w tablicy.5. ty pądy faowe tojana: A, B, C. Notować w tablicy.5. wkaania watomiea mieącego moc w układie Aona: P α, P β. Notować w tablicy.5. dwa pądy winika: A, B, C.(py ałożeniu ymetii wytacy pomia pądu w jednej fa winika). Odcyty wykonać dla 5-6 punktów pomiaowych. 0 Ry..8. Schemat połąceń do póby tanu wacia ilnika indukcyjnego pieścieniowego Tablica.5. Póba wacia i pomia pekładni pądowej Watości pomieone tojana Watości oblicone - póba wacia Watości pomie. winika Wat. oblic.- pekład. pądowa

18 Lp. P P P co ϕ V W ϑ V A W V A W A V A W A A A A Opacowanie wyników póby wacia W caie wykonywanych pomiaów napięcia i pądy pocególnych fa mogą ię óżnić międy obą. ch watości śednie podane w tablicy.5. należy oblicyć wg natępujących woów: = ( + ) P co φ = 3 = ( + + ) 3 P = P + P Wynacenie paametów gałęi podłużnej chematu atępcego ilnika indukcyjnego Z P R = R 3 3 = = R - R Reaktancje opoeniowe: X σ X σ = X = Z R Paamety chematu atępcego X σ X' σ R R' [Ω] [Ω] [Ω] [Ω] waga: W cególności wynacyć watości paametów odpowiadające pądowi namionowemu tojana. Opacowanie wyników pomiau pekładni pądowej W caie wykonywanych pomiaów napięcia i pądy pocególnych fa mogą ię óżnić międy obą. ch watości śednie należy oblicyć wg. natępujących woów (tablica.5): ( + + ) = py połąceniu uwojeń w gwiadę, 3 = ( + + ) py połąceniu uwojeń w tójkąt, 3 3 = ( + V + W ),

19 = ϑ..6. Zadania. Oblicyć paamety chematu atępcego badanej mayny indukcyjnej. waga: nayować model obwodowy i nanieść watości paametów odpowiadające napięciu i pądowi namionowego ilnika.. Wykeślić chaakteytykę tat jałowych ΔP o = f ( ), i wynacyć taty py napięciu namionowym: ΔP m = [W] ΔP Fe = [W] Odnieść ich watości do mocy namionowej badanego ilnika. Peanaliować uykane wyniki. 3. Podać uykane watości eytancji uwojeń, pekładnię napięciową i pekładnię pądową. W opaciu o te wielkości nayować chemat połąceń winika badanego ilnika. 4. Wykeślić chaakteytyki wacia P, co ϕ, = f ( ). Pepowadić analię oa wyciągnąć wnioki ich pebiegu i watości. Dla pądu namionowego ilnika poównaj watości mocy P Z e tatami w uwojeniach ilnika, wynaconymi w opaciu o pomieone watości eytancji: ΔP Cu = [W] ΔP Cu = [W]. Odnieść ich watości do mocy namionowej badanego ilnika. Peanaliować uykane wyniki. 5. Oblicyć pawność namionową ilnika w opaciu o pomieone taty. 6. Wynacyć wg ależności (.3) chaakteytykę mechanicną (moment obotowy w funkcji pośligu) badanego ilnika dla wynaconych watości paametów modelu obwodowego. Wynacyć watość momentu dla pośligu namionowego i poównać watością momentu namionowego badanego ilnika ( T = P /( πn / 60). aadnić wytępujące óżnice watości..7. Pytania kontolne N N N Pytania e najomości teoii i agadnień dotycących pawodania. Podać odaje budowy ilników indukcyjnych. Wymienić elementy tojana i winika ilnika indukcyjnego.. Opiać aadę diałania ilnika indukcyjnego w ujęciu ciągu logicnego pycyna - kutek. 3. Nayować podtawowy (elementany) model fiycny (układ dwóch pepływów) ilnika indukcyjnego. Wykaać analitycnie, wpowadając dwóch obewatoów mieących pędkość kątową pola wiującego winika, że w tanie pacy utalonej ilnika układ dwóch pepływów jet nieuchomy wględem iebie). Jakie ą tego konekwencje? 4. Opiać oba fiycny (kładowe tumieni) i model obwodowy (chemat atępcy) ilnika indukcyjnego dla biegu jałowego. 5. Opiać oba fiycny (kładowe tumieni) i model obwodowy (chemat atępcy) ilnika indukcyjnego w tanie wacia. 6. Nayować modele ilnika indukcyjnego : fiycny (kładowe tumieni) i obwodowy (chemat atępcy). Podać i wyjaśnić wajemne elacje międy wielkościami modelu fiycnego a miennymi i paametami modelu obwodowego (chematu atępcego). 7. Podać i wyjaśnić analogie modelu obwodowego (chematu atępcego) ilnika indukcyjnego i tanfomatoa. 8. Nayować model obwodowy (chemat atępcy) ilnika indukcyjnego, nawać twoące go elementy i dokonać intepetacji fiycnej tych elementów. 9. Podać, nawać i objaśnić podtawowe wielkości chaakteytycne i ależności dotycące ilników indukcyjnych ( o, Φ m, Φ σ Φ σ, E, E, ϑ, ϑ u,,, ΔP Fe, ΔP Cu, ΔP o, ΔP m ). 0. Na podtawie jakich pób wynaca ię paamety modelu obwodowego (chematu atępcego) ilnika indukcyjnego? Podać ależności międy wynikami tych pób i paametami modelu

20 obwodowego.. Podać chaakteytyki biegu jałowego badanego ilnika indukcyjnego i uaadnić fiycnie oa analitycnie ich ktałt.. Podać chaakteytyki wacia badanego ilnika indukcyjnego i uaadnić fiycnie oa analitycnie ich ktałt. 3. Podać wykey watości paametów modelu obwodowego (chematu atępcego) badanego ilnika indukcyjnego w funkcji napięcia ailania : oddielnie dla gałęi magneującej (podłużnej) i gałęi waciowej (popecnej) chematu. aadnić fiycnie oa analitycnie ich ktałt. Pytania pygotowania paktycnego do ćwicenia. Podać najważnieje dane tablicki namionowej ilnika indukcyjnego.. Co to ą uwojenia tojana i winika, wielkości piewotne i wtóne, ilnika indukcyjnego? 3. Wymienić podtawowe metody ouchu ilnika indukcyjnego (klatkowego, pieścieniowego). 4. Wymienić podtawowe póby ilnika indukcyjnego i jakie wielkości fiycne na podtawie wyników tych pób ię wynaca. 5. Podać oientacyjne watości pocentowe dla ilników indukcyjnych: padku napięcia na eytancji wacia, pądu biegu jałowego, napięcia wacia, tat w żelaie, w miedi uwojeń i mechanicnych, a także elacje międy ich watościami, pawności. 6. Podać definicję pekładni (napięciowej, pądowej) ilnika indukcyjnego pieścieniowego. Dlacego należy wynacyć obie pekładnie ilnika? 7. Jak należy dobać akey woltomiea, ampeomiea i watomiea do pomiaów biegu jałowego ilnika? Podać cy pomiay należy wykonać popawnie mieonym pądem cy napięciem? 8. Jak należy dobać akey woltomiea, ampeomiea i watomiea do pomiaów tanu wacia ilnika? Podać cy pomiay należy wykonać popawnie mieonym pądem cy napięciem? 9. Wymienić podtawowe chaakteytyki ilnika indukcyjnego (dotycące tematyki ćwicenia), wymieniając wpółędne oa wielkości jakie należy utymywać tałe. 0. Liteatua [] Latek W.: Zay mayn elektycnych. WNT, W-wa 974. [] Latek W.: Badania mayn elektycnych w pemyśle. WNT, W-wa 979. [3] Manitiu Z.: Mayny aynchonicne. Skypt. Wyd. Pol. Gdańkiej, Gdańk 977. [4] Plamite A.: Mayny elektycne. Wyd. 7. WNT, W-wa 99. [5] Paca bioowa (ed. Manitiu Z.): Laboatoium mayn elektycnych. Skypt. Wyd.. Wyd. Pol. Gdańkiej, Gdańk 990. [6] Rafalki W., Ronkowki M., Zadania mayn elektycnych, C. : Tanfomatoy i mayny aynchonicne, wyd. 4, Wyd. Politechniki Gdańkiej, 994. [7] Rocyk S.: Teoia mayn elektycnych. WNT, W-wa 979. [8] Ronkowki M.: Mayny elektycne. Skice do wykładów. PG 00/0. [9] Staewki P., bańki W.: Zagadnienia obliceniowe w ekploatacji mayn elektycnych, Waawa, Oficyna Wydawnica Politechniki Waawkiej 009. [0] PN-EC 34-:997 Mayny elektycne wiujące. Ogólne wymagania i badania: 3