1. Cel  ćwiczenia .

Celem  ćwiczenia  było  zapoznanie  się  z  różnymi  rodzajami  rozruchu  oraz  hamowania  silnika  indukcyjnego  klatkowego . Zbadaliśmy  rozruch  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  gwiazdę , w  trójkąt  oraz  rozruch  gwiazda - trójkąt . W  ćwiczeniu  badany  był  silnik  o  danych  znamionowych : Pn = 4 kW , Un = 380 V ,   In = 8,5 A , cos jn = 0,85 , nn = 1430 obr/min  oraz  b = 2,8 .

2. Rozruch  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  gwiazdę .

Pierwszym  rodzajem  rozruchu  jaki  badaliśmy  był  rozruch  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  gwiazdę . Przy  założonej  wartości  J=2,5  kg * m2  oraz  Mst = 0  czas  rozruchu  możemy  wyznaczyć  w  następujący  sposób :

     (1)

Jeżeli  uwzględnimy , że  Mst = 0  oraz , że

                  (2 )

możemy  zapisać :                                     (3 )

Poślizg  obliczamy  z  zależności :

        (4)

Różniczkując  to  równanie  obustronnie  po  czasie  otrzymujemy  następującą  postać :

   (5)

W  związku  z  tym  :

     (6)

Podstawiając  to  wyrażenie  do  równania  (3)  oraz  przekształcając  je  otrzymujemy następującą  postać :

  (7)

Dokonując  obustronnego  całkowania  w  granicach  odpowiednio  od  0  do  t  lewej  strony  oraz  od  s = 1  do  s = sn ( ponieważ  rozpatrujemy  rozruch  do  poślizgu  znamionowego ) , otrzymujemy :

  (8)

Dla  badanego  silnika  wartości  poszczególnych  wielkości  charakterystycznych wynoszą  odpowiednio :

Korzystając  z  zależności (8)  obliczamy  czas  t  rozruchu  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  gwiazdę :

3. Rozruch  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  trójkąt .

Kolejnym  rozruchem  jaki  badaliśmy  był  rozruch  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  trójkąt . Podobnie  jak  w  przypadku  rozruchu  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  gwiazdę  założyliśmy  wartości : J=2,5  kg * m2  oraz  Mst = 0 . Poza  nielicznymi  różnicami  sposób  obliczania  czasu  rozruchu  jest  analogiczny  jak  przy  poprzednim rozruchu . W  tym  przypadku  również  korzystamy  z  zależności (8) .Inna  jest  tylko  wartość momentu  krytycznego . Dla  rozpatrywanego  przypadku  wielkości  charakterystyczne  wynoszą  odpowiednio :

Korzystając  z  zależności (8)  obliczamy  czas  t  rozruchu  silnika  przy  połączeniu  uzwojenia  stojana  w  trójkąt :

4. Rozruch  silnika  klatkowego  za  pomocą  przełącznika  l - D .

Na  podstawie  obliczeń  przeprowadzonych  w  punktach  2  i  3  możemy  stwierdzić , że  przy  połączeniu  uzwojeń  stojana  w  trójkąt  uzyskujemy  znacznie  krótszy ( trzy  razy)  czas  rozruchu  niż  przy  ich  połączeniu  w  gwiazdę . Należy  jednak  zwrócić  uwagę  na  fakt , iż  w  pierwszej  chwili  po  załączeniu  prąd  silnika  klatkowego  indukcyjnego  jest  znacznie  większy  dla  połączenia  w  trójkąt  niż  dla  połączenia  w  gwiazdę . Jak  wiemy  moment  elektryczny  silnika  pracującego  przy  połączeniu  w  trójkąt  jest  około  trzy  razy  większy  od  momentu  silnika  pracującego  przy  połączeniu  w  gwiazdę . Z  tego  powodu  bardziej  pożądana  jest  praca  silnika  przy  połączeniu  w  trójkąt . Uwzględniając  konieczność  ograniczenia  wartości  prądu  pobieranego  przez  silnik  w  pierwszej  chwili  rozruchu  oraz  fakt  pożądanej  pracy  przy  połączeniu  w  trójkąt , często  przy  rozruchu  stosuje  się  przełącznik  gwiazda – trójkąt , zapewniający  rozruch  silnika  w  ten  sposób , iż  w  pierwszej  chwili  pracuje  on  przy  połączeniu  w  gwiazdę  a  następnie  jest  przełączany  na  pracę  przy  połączeniu  w  trójkąt . Schemat  dla  połączeń  stosowanych  przy  rozruchu  gwiazda – trójkąt  przedstawia  rysunek 1 .

Rysunek 1. Schemat  połączeń  przy  rozruchu  gwiazda – trójkąt .

Przy  rozruchu  gwiazda – trójkąt  ważny  jest  czas  przełączenia  silnika  z  pracy  przy  połączeniu  w  gwiazdę  na  pracę  przy  połączeniu  w  trójkąt . Czas  ten  możemy  obliczyć  podobnie  jak  czas  rozruchu  silnika  przy  połączeniu  w  trójkąt  czy  też  przy  połączeniu  w  gwiazdę . Jeżeli  przełączenie  ma  nastąpić  przy  poślizgu  znamionowym  korzystamy  z  zależności  (8 ) która  ma  postać :

Jeżeli  zaś  przełączenie  ma  nastąpić  przy  poślizgu  krytycznym   zależność  (8)  przyjmuje  postać  ( wynikającą  ze  scałkowania  zależności  (7)  w  granicach  od  0  do  t  lewej  strony  oraz  od  1  do  sk  prawej  strony ) :

Dla  badanego  silnika  wartości  poszczególnych  wielkości  charakterystycznych wynoszą  odpowiednio :

Korzystając  z  powyższych  zależności  obliczamy  czasy  tp1  oraz  tp2  przełączenia uzwojeń  stojana  z  gwiazdy  na  trójkąt  :

Przełączanie  z  gwiazdy  na  trójkąt  może  być  dokonane  ręcznie  lub  przy  pomocy  specjalnego  układu  sterowania  rozruchem  gwiazda – trójkąt . Równania  logiczne  opisujące  układ  oraz  jego  schemat  są  przedstawione  poniżej :

Rysunek 2 . Układ  do  sterowania  rozruchem  trójkąt – gwiazda  oraz  do  hamowania  silnika  indukcyjnego  klatkowego .

5. Rozruch  silnika  klatkowego , wielobiegowego .

W  ćwiczeniu  badany  był  silnik  wielobiegowy  którego  wielkości  znamionowe  na  poszczególnych  biegach  są  równe  wielkością  zawartym  w  poniższej  tabelce :