1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było:

• zapoznanie się z budową i właściwościami układu napędowego z silnikiem obcowzbudnym prądu stałego, zasilanego z tyrystorowego prostownika nawrotnego

• wyznaczenie charakterystyk mechanicznych i regulacyjnych układu

2. Program badań:

• Zapoznanie się z budową układu,

• Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej ω = f(U),

• Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej ω = f(I_t),

3. Schemat pomiarowy:

PT - prostownik tyrystorowy nawrotny, UR - układ regulacji, M - silnik prądu stałego, P - prądnica prądu stałego

4. Wyniki pomiarów:

a) Wyznaczenie charakterystyki ω = f(U) {bieg jałowy}:

lp	ω	U	It	Iw	P	UWAGI
	obr/min	V	A	A	W
1.	1450	210	0.81	0.40	170.1	prawy kierunek
2.	1250	170	0.78	0.40	132.6	wirowania
3.	1075	150	0.75	0.40	112.5
4.	925	130	0.71	0.40	92.3
5.	700	100	0.69	0.40	69.0
6.	550	80	0.56	0.40	44.8
7.	325	50	0.55	0.40	27.5
8.	200	30	0.40	0.40	12.0
9.	60	10	0.39	0.40	3.9
10.	-100	-15	-0.37	0.40	5.6	lewy kierunek
11.	-200	-30	-0.40	0.40	12.0	wirowania
12.	-350	-50	-0.54	0.40	27.0
13.	-550	-80	-0.56	0.40	44.8
14.	-700	-100	-0.58	0.40	58.0
15.	-900	-130	-0.60	0.40	78.0
16.	-1075	-150	-0.70	0.40	105.0
17.	-1225	-170	-0.75	0.40	127.5
18.	-1500	-220	-0.76	0.40	167.2

ω - prędkość obrotowa, U - napięcie zasilania silnika, I_t - prąd twornika, I_w - prąd wzbudzenia

b) Wyznaczenie charakterystyki ω = f(I_t):

lp.	ω	It	U	Iw	Iobc	Uobc	UWAGI
	obr/min	A	V	A	A	V
1.	1400	1.2	208	0.4	0.00	198	prawy kierunek
2.	1400	1.87	208	0.4	2.25	195	wirowania
3.	1400	2.55	209	0.4	2.50	180
4.	1400	3.45	209	0.4	3.15	170
5.	1398	5.025	209	0.4	4.65	155
6.	1375	5.7	204	0.4	6.60	125
7.	1100	6.075	170	0.4	7.50	80
8.	625	6.45	100	0.4	7.65	35
1.	700	0.75	102	0.4	0.00	100	prawy kierunek
2.	700	1.65	102	0.4	1.35	90	wirowania
3.	700	2.4	102	0.4	2.25	87
4.	700	4.425	107	0.4	4.50	70
5.	575	6.27	92	0.4	6.45	35
6.	300	6.45	55	0.4	7.35	~10
1.	-1375	-0.9	-200	0.4	0.15	175	lewy kierunek
2.	-1375	-1.65	-202	0.4	1.05	170	wirowania
3.	-1375	-2.625	-207	0.4	2.55	160
4.	-1325	-4.2	-203	0.4	5.10	135
5.	-1300	-4.425	-198	0.4	5.25	125
6.	-1225	-4.5	-170	0.4	5.40	110
7.	-1050	-4.65	-150	0.4	5.55	100
8.	-700	-4.8	-110	0.4	6.00	50

ω - prędkość obrotowa silnika, I_t - prąd twornika, U - napięcie zasilania silnika, I_w - prąd wzbudzenia silnika,

U_obc - napięcie wytworzone na zaciskach prądnicy, I_obc - prąd obciążenia prądnicy, P_obc - moc obciążenia prądnicy.

5. Wnioski i uwagi:

Badany układ sterowania silnikiem z zastosowaniem prostownika nawrotnego umożliwia płynną regulację prędkości w obu kierunkach wirowania, przy jednoczesnej stabilizacji prędkości niezależnie od obciążenia silnika, pod warunkiem, że nie przekraczamy pewnego obciążenia maksymalnego, przy którym nastąpi załamanie charakterystyki (spadek prędkości kątowej silnika) spowodowany zadziałaniem układu zabezpieczającego przed przeciążeniem. Utrzymanie stałej prędkości obrotowej niezależnie od obciążenia oznacza uzyskanie dużej sztywności charakterystyki mechanicznej.

Ponadto zastosowany układ sterujący umożliwia hamowanie odzyskowe silnika (energia jest oddawana do sieci za pośrednictwem układu prostownika nawrotnego pełniącego w tym przypadku rolę falownika), co zostało zademonstrowane w trakcie wykonywania ćwiczenia.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów, można zauważyć, że wraz ze zmniejszeniem prędkości obrotowej poprzez regulator, pewnemu zwiększeniu ulega maksymalny moment obciążenia silnika (moment jest proporcjonalny do prądu twornika) {wykres 1 na str. 6}. Podczas wykonywania pomiarów mogliśmy zaobserwować znaczną różnicę pomiędzy maksymalną obciążalnością silnika przy różnych kierunkach wirowania (różnica wynosi około 30%). Należy zauważyć, że maksymalna prędkość obrotowa ω dla obu kierunków wirowania nie była jednakowa (różnica wynosiła ok. 3%).

Przy wykonywaniu pomiarów zaobserwowaliśmy, że przy wzroście obciążenia silnika do wartości zbliżonej do obciążenia maksymalnego, następował niewielki wzrost napięcia zasilania silnika, przy dalszym wzroście obciążenia napięcie zaczynało gwałtownie maleć (zadziałanie zabezpieczeń przeciążeniowych). Wzrost napięcia wynikał z faktu, że układ sterujący po wykorzystaniu możliwości regulacji wartości prądu twornika przy zadanym napięciu (pełne wysterowanie kluczy tyrystorowych) musiał zwiększyć napięcie zasilania silnika w celu zwiększenia wartości prądu.

Sporządzona na postawie pomiarów charakterystyka ω = f(U) dla biegu jałowego jest prostoliniowa, co świadczy, że prędkość obrotowa silnika jest wprost proporcjonalna do napięcia (dla obu kierunków obrotów) {wykres 2, str. 7}. Oznacza to, że regulując wartość napięcia możemy regulować prędkość obrotową silnika. Należy przy tym pamiętać o konieczności zachowania stałego strumienia wzbudzenia ϕ_w (należy utrzymywać wartość prądu I_w na stałym poziomie).

---