POLITECHNIKA GDAŃSKA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I MASZYN ELEKTRYCZNYCH LABORATORIUM MASZYNY ELEKTRYCZNE ĆWICZENIE (MI) MASZYNY INDUKCYJNE/ASYNCHRONICZNE TRÓJFAZOWE BADANIE CHARAKTERYSTYK MECHANICZNYCH Materiały oocnicze Kierunek Elektrotechnika Studia tacjonarne 1-zego tonia eetr 3 Oracował Mieczyław Ronkowki Grzegorz Kotro Michał Michna Gdańk Lab_ME_MI_intrukcja_01_E

2 ĆWICZENIE (MI) MASZYNY INDUKCYJNE/ASYNCHRONICZNE TRÓJFAZOW BADANIE CHARAKTERYSTYK MECHANICZNYCH 1. Teoria 1.1 Charakterytyka echaniczna azyny indukcyjnej i etody jej kztałtowania Charakterytyka echaniczna naturalna azyny indukcyjnej rzedtawia zaleŝność: eentu obrotowego na wale T od rędkości kątowej Ω (obrotowej n) lub oślizgu : T = T ( Ω) lub T = T (n) lub T = T () rzy naięciu i czętotliwości zailania tojana: U = U n = cont oraz f e = f en = cont rzy braku rezytancji dodatkowej w obwodzie wirnika. Przykład naturalnych charakterytyk echanicznych azyny indukcyjnej odano na ry T e [N] +Tex 40 0 k- 0 [-] k+ -0 odel "T" odel " Γ " odel " Γ " R = 0-40 PRĄDNICA T ex SILNIK HAMULEC Ry Przykładowe charakterytyki echaniczne wielofazowej azyny indukcyjnej charakterytyki wykreślono na odtawie odelu obwodowego o konturze T, Γ oraz Γ rzy załoŝeniu R = 0 (wg równania (1.1)) Z równania (1.1) charakterytyki echanicznej azyny indukcyjnej wynikają etody jej kztałtowania terowania rędkością obrotową. T e U ω X Ω Ω e z + k k n = Ω lub = n π fe 60 fe Ω = Ω ( 1 ) = ( 1 ) [rad/] lub n = n ( 1 ) = ( 1 ) [obr/in] gdzie: f e czętotliwość naięcia zailania ilnika, liczba ar biegunów, - oślizg ilnika, k = R r / X z - oślizg krytyczny (oślizg dla którego oent elektroagnetyczny oiąga wartość akyalną). Uwaga: Równanie oentu elektroagnetycznego (1.1) wyrowadzono na odtawie odelu obwodowego o konturze Γ rzyjując urozczenie R 0. n (1.1)

3 Metody terowania rędkością obrotową ilnika indukcyjnego rzedtawiono na ry f n = e ( 1 - ) Ziana liczby ar biegunów Ziana oślizgu Ziana czętotliwości Ziana w obwodzie wirnika Ziana naięcia tojana Ziana rezytancji Kakada odynchroniczna Ry. 1.. Metody terowania rędkością obrotową ilnika indukcyjnego Przykłady kztałtowanych charakterytyk echanicznych azyny indukcyjnej odano na ry a) Date/Tie run: 04/0/97 1:00:0 Teerature: Te [N] Te = Tex 0 15 Rrd = Rr Rrd = Rr Rrd = 0 10 T = CONST L Ω r /( Ωen / ) b) -5 Date/Tie run: 04/0/97 11:44:43 Teerature: Te [N] 0 U = Un fe = fen = 50Hz U = 0.Un fe = 0.fen U = 0.5Un fe = 0.5fen T = CONST L Ω r / Ωen / Ry Przykłady kztałtowanych charakterytyk echanicznych azyny indukcyjnej: a) ziana oślizgu włączenie rezytancji dodatkowej R rd do obwodu wirnika, b) ziana czętotliwości naięcia zailania tojana ( ) 3

4 . Badania.1 Oględziny zewnętrzne Odczytać dane znaionowe badanego ilnika indukcyjnego ierścieniowego (SIP) i rądnicy rądu tałego (obciąŝenia ilnika). Zanotować dane uŝytych ierników.. Poiary charakterytyki echanicznej Scheat układu ołączeń do oiaru charakterytyki echanicznej ilnika rzedtawia ry... a) b) Ry... Scheat układu do oiaru charakterytyki echanicznej ilnika indukcyjnego ierścieniowego a) układ ołączeń badanego ilnika, b) układ ołączeń obciąŝenia ilnika - rądnicy rądu tałego Poiary wykonać rzy tałej wartości naięcia i czętotliwości zailania badanego ilnika: U = cont f e = cont Charakterytykę echaniczną badanego SIP wyznaczay dla dwóch rzyadków: 1. rezytancja dodatkowa w obwodzie wirnika R rd = 0 (obwód wirnika zwarty). rezytancja dodatkowa w obwodzie wirnika R rd > 0 (do obwodu wirnika włączyć rezytor 3-fazowy). Uwaga: zanotować rzyjętą wartość R rd dla rzyadku ). Wyniki oiarów zanotować w Tab..1. 4

5 Tablica.1. Poiar charakterytyki echanicznej Wartości oierzone Wartości obliczone L. U U I I I P P n T U a I a U I P co ϕ T ob V A A A A W W obr/ in N V A V A W A - N Oracowanie wyników oiarów. W czaie wykonywanych oiarów naięcia i rądy ozczególnych faz ogą ię róŝnić iędzy obą. Ich wartości średnie, odane w tablicy.1, naleŝy obliczyć wg. natęujących wzorów: 1 1 U = ( U + U ) I = ( I + I + I ) P = P + P (.1) 3 P coϕ = wółczynnik ocy rzy obciąŝeniu. (.) 3 U I W rzyadku braku iernika oentu obrotowego (oentoierza) jego wartość na wale ilnika wyznaczay etodą rzybliŝoną ierząc dodatkowo oc oddawaną rzez rądnicę rądu tałego: P P1 P P1 P Tob = = (.3) Ω Ω ( π n / 60) gdzie: P 1 = P - oc obierana rzez ilnik, P - oc oddawana rzez rądnicę rądu tałego. Wzór (.3) jet łuzny rzy natęujących załoŝeniach urazczających: rawności ilnika i rądnicy ą jednakowe: η = η oc oddawana rzez ilnik P równa ię ocy echanicznej P obranej rzez rądnicę P 1 : = P P (.4) P = 1 oc elektryczna oddawana rzez rądnicę P = U ai a (.5) 5

6 .3 Zadania 1 Wykreślić oierzone charakterytyki echaniczne badanego ilnika. Na oierzonych charakterytykach echanicznych wykreślić wółrzędne odowiadające znaionoweu oentowi i znaionowej rędkości obrotowej badanego ilnika. 3 Uzaadnić kztałt oierzonych charakterytyk. Porównać je z charakterytykai idealizowanyi. NaleŜy ołuŝyć ię rozwaŝaniai fizycznyi i odowiednii zaleŝnościai analitycznyi (n. rów. (1.1)). 4 Wyznaczyć rocentową zianę rędkości obrotowej rzy znaionowy obciąŝeniu w tounku do rędkości biegu jałowego badanego ilnika. 5 Obliczyć wg wzoru (1.1) wartość rędkości obrotowej dla badanego ilnika w warunkach znaionowego zailania. Porównać wyznaczoną wartość z odaną na tabliczce znaionowej ilnika. 6 Wykreślić charakterytyki echaniczne badanego ilnika wg rów. (1.1) dla zadanych rzez rowadzącego wartości rezytancji dodatkowych w obwodzie wirnika. Na wykreie wyznaczyć takŝe charakterytykę naturalną badanego ilnika. Do obliczeń ołuŝyć ię araetrai ilnika wyznaczonyi z róby biegu jałowego i tanu zwarcia. Uzaadnić kztałt oierzonych charakterytyk. NaleŜy ołuŝyć ię rozwaŝaniai fizycznyi i odowiednii zaleŝnościai analitycznyi (n. rów. (1.1)). Uwaga: Zadanie 6 wykonuje kaŝda/y tudentka/tudent z gruy ćwiczeniowej. 7 Sorządzić bilan ocy i trat badanego ilnika dla racy w warunkach znaionowych. 8 Porównać rawność i kozty aaratury dla ozczególnych oobów terowania rędkości obrotowej badanego ilnika..4 Pytania kontrolne Pytania ze znajoości teorii z zakreu teatyki ćwiczenia 1. Podać rodzaje budowy ilników indukcyjnych. Wyienić eleenty tojana i wirnika ilnika indukcyjnego.. Naryować odtawowy (eleentarny) odel fizyczny (układ dwóch rzeływów) ilnika indukcyjnego. Wykazać analitycznie, wrowadzając dwóch oberwatorów ierzących rędkość kątową ola wirującego wirnika, Ŝe w tanie racy utalonej ilnika układ dwóch rzeływów jet nieruchoy względe iebie). Jakie ą tego konekwencje? 3. Naryować odele ilnika indukcyjnego : fizyczny (kładowe truieni) i obwodowy (cheat zatęczy). Podać i wyjaśnić wzajene relacje iędzy wielkościai odelu fizycznego a ziennyi i araetrai odelu obwodowego (cheatu zatęczego). 4. Podać i wyjaśnić analogie odelu obwodowego (cheatu zatęczego) ilnika indukcyjnego i tranforatora. 5. Naryować odel obwodowy (cheat zatęczy) ilnika indukcyjnego, nazwać tworzące go eleenty i dokonać interretacji fizycznej tych eleentów. 6. Na odtawie jakich rób wyznacza ię araetry odelu obwodowego (cheatu zatęczego) ilnika indukcyjnego? Podać zaleŝności iędzy wynikai tych rób i araetrai odelu obwodowego. 7. Podać zaleŝność i wykreślić idealizowaną charakterytykę echaniczną o azyny indukcyjnej. 8. Podać etody terowania rędkością obrotową ilnika indukcyjnego. Wykreślić idealizowane charakterytyki echaniczne dla ozczególnych etod terowania rędkością obrotową. Pytania z rzygotowania raktycznego do ćwiczenia 1. Podać najwaŝniejze dane tabliczki znaionowej i układy ołączeń uzwojeń ilnika indukcyjnego.. Wyienić odtawowe etody rozruchu ilnika indukcyjnego (klatkowego, ierścieniowego). 6

7 3. Jak naleŝy dobrać zakrey woltoierza, aeroierza i watoierza do oiarów biegu jałowego ilnika? 4. Naryować odtawowe charakterytyki ilnika indukcyjnego (dotyczące teatyki ćwiczenia), wyieniając wółrzędne oraz wielkości jakie naleŝy utrzyywać tałe..5 Literatura oocnicza [1] Latek W.: Zary azyn elektrycznych. WNT, W-wa [] Latek W.: Badania azyn elektrycznych w rzeyśle. WNT, W-wa [3] Manitiu Z.: Mazyny aynchroniczne. Skryt. Wyd. Pol. Gdańkiej, Gdańk [4] Plaitzer A.: Mazyny elektryczne. Wyd. 7. WNT, W-wa 199. [5] Praca zbiorowa (red. Manitiu Z.): Laboratoriu azyn elektrycznych. Skryt. Wyd.. Wyd. Pol. Gdańkiej, Gdańk [6] Rafalki W., Ronkowki M., Zadania z azyn elektrycznych, Cz. I: Tranforatory i azyny aynchroniczne, wyd. 4, Wyd. Politechniki Gdańkiej, [7] Ronkowki M., Michna M., Kotro G., Kutt F.: Mazyny elektryczne wokół na: zatoowanie, budowa, odelowanie, charakterytyki, rojektowanie. (e-kryt). Wyd. PG, Gdańk, 011. htt://bc.gda.l/dlibra/docetadata?id=16401&fro=&dirid=1&ver_id=&l=&qi= [8] Rozczyk S.: Teoria azyn elektrycznych. WNT, W-wa [9] Stazewki P., Urbańki W.: Zagadnienia obliczeniowe w ekloatacji azyn elektrycznych, Warzawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warzawkiej 009. [10] PN-IEC 34-1:1997 Mazyny elektryczne wirujące. Ogólne wyagania i badania: htt:// 7