POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKA

BOCZNIKOWEGO

Środa 10-12

Marcin Wroński

Rafał Strzelecki

Robert Kostecki

Grzegorz Pasamonik

Sławomir Flak

Artur Wyskok

Artur Maciążek

Paweł Szuliński

I. CEL ĆWICZENIA.

1. Zapoznanie się z praktycznymi metodami regulacji prędkości obrotowej silników bocznikowych prądu stałego.

II. PARAMETRY MASZYN PRĄDU STAŁEGO WYKORZYSTANYCH W ĆWICZENIU.

( Silnik bocznikowy prądu stałego oraz prądnica prądu stałego, stanowiąca obciążenie charakteryzują jednakowe parametry znamionowe. )

P_n=1,5 KW n_n=720 obr/min

U_n=220 V I_wz=0,615 A

I_n=8,42 A

PRZEBIEG POMIARÓW.

Charakterystyka naturalna obciążenia n =f(I_tw) silnika.

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	220	0,569	0,6	648
2	220	0,569	2,4	640
3	220	0,56	3,8	628
4	220	0,56	5,8	625
5	220	0,555	7,4	624
6	220	0,555	7	625
7	220	0,555	7,8	625
8	220	0,555	10	625

Charakterystyki obciążenia n =f(I_tw) przy zmianie strumienia wzbudzenia :

a). Charakterystyka przy podwyższonej wartości strumienia wzbudzenia.

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	220	0,616	1	620
2	220	0,616	2	600
3	220	0,611	3,4	595
4	220	0,616	4,7	590
5	220	0,616	6,6	580
6	220	0,616	8	580
7	220	0,607	11,2	580

b). Charakterystyka przy obniżonej wartości strumienia wzbudzenia.

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	220	0,513	2,2	675
2	220	0,513	3,6	675
3	220	0,513	6,4	675
4	220	0,513	8,2	675
5	220	0,509	9,6	670

3. Charakterystyki obciążenia n =f(I_tw) przy zmianie napięcia zasilającego silnik.

a). Charakterystyka przy napięciu zasilania U_Z=150 [V].

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	150	0,401	1	530
2	150	0,401	2,6	530
3	150	0,406	4	520
4	150	0,406	6	520
5	150	0,406	8,3	520
6	150	0,406	10	520

b). Charakterystyka przy napięciu zasilania U_Z=100 [V].

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	100	0,271	1,2	450
2	100	0,261	3,2	410
3	100	0,271	4,4	413
4	100	0,271	6,5	413
5	100	0,266	8,6	413
6	100	0,266	10,6	400

4. Charakterystyki obciążenia n =f(I_tw) przy zmianie rezystancji w obwodzie twornika.

a). Rezystancja twornika powiększona o pewną rezystancję R_d1.

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	220	0,574	1	630
2	220	0,583	2,5	628
3	220	0,579	4,6	624
4	220	0,579	6,3	620
5	220	0,579	8,8	600
6	220	0,579	11	525

b). Rezystancja twornika powiększona o pewną wartość rezystancji R_d2>R_d1.

Lp.	UZ [V]	Iwz [A]	Itw [A]	n [obr/min]
1	220	0,579	1	595
2	220	0,569	2,5	548
3	220	0,574	4,4	490
4	220	0,574	6,6	410
5	220	0,574	8,5	330

IV. Zestawienie charakterystyk obciążeniowych n =f(I_tw) silnika bocznikowego prądu stałego ( porównanie z charakterystyką naturalną ).

Rys. III.1. Charakterystyka naturalna n =f(I_tw) oraz charakterystyki otrzymane w wyniku zmian strumienia wzbudzenia.

1 - Przebieg charakterystyki naturalnej ; 2 - Przebieg charakterystyki przy zwiększonym strumieniu wzbudzenia ; 3 - Przebieg charakterystyki przy zmniejszonym strumieniu wzbudzenia .

Rys. III.2. Charakterystyka naturalna n =f(I_tw) oraz charakterystyki otrzymane w wyniku zmian napięcia.

1 - Przebieg charakterystyki naturalnej ; 2 - Przebieg charakterystyki przy zmniejszonym napięciu zasilania do 150 V ; 3 - Przebieg charakterystyki przy zmniejszonym napięciu zasilania do 100 V.

Rys. III.3. Charakterystyka naturalna n =f(I_tw) oraz charakterystyki otrzymane w wyniku zmian rezystancji w obwodzie twornika.

1 - Przebieg charakterystyki naturalnej ; 2 - Przebieg charakterystyki przy zwiększeniu rezystancji w obwodzie twornika o wartość R_d1 ; 3 - Przebieg charakterystyki przy zwiększeniu rezystancji w obwodzie twornika o wartość R_d2 > R_d1.

V. Wnioski.

Analizę metod regulacji prędkości obrotowej silnika obrotowej silnika bocznikowego prądu stałego przeprowadzono w ćwiczeniu zdejmując charakterystyki obciążenia n = f(I_tw) dla różnych parametrów obwodu silnika. Jako odniesienie wykorzystano charakterystykę naturalną obciążenia wynikającą z pracy znamionowej silnika.

Z pomiarów wynika, że regulacja prędkości obrotowej przez zmianę prądu wzbudzenia przy znamionowym napięciu zasilania jest możliwa „w dół” i „w górę” . Wzrost prądu wzbudzenia ( pkt. III.2.a ) powoduje wzrost strumienia w efekcie czego maleje prędkość silnika. Zależność w sposób oczywisty wynika ze wzoru :

Obniżenie prądu wzbudzenia ( pkt. III.2.b ) powoduje zmniejszenie strumienia , a zatem wzrost prędkości obrotowej.

Wykonane pomiary z włączoną rezystancją dodatkową w obwodzie twornika przy znamionowym napięciu zasilania ( pkt. III.4.a-b ) dowodzą , że ta metoda pozwala jedynie obniżać prędkość obrotową silnika. Takie zachowanie silnika wynika z faktu obniżenia napięcia na zaciskach twornika za pomocą rezystancji szeregowej. Regulacja ta jest nieekonomiczna , ze względu na pojawienie się dodatkowych strat na dołączonych rezystancjach i obniżenie sprawności silnika.

Kolejne charakterystyki obciążenia zdjęto przy zmianach napięcia zasilania ( pkt. III.3.a-b ). Jak wynika z pomiarów , obniżenie napięcia zasilania powoduje spadek prędkości obrotowej. Należy zwrócić uwagę, iż obniżenie napięcia prowadzi również do zmniejszenia prądu wzbudzenia ( strumienia wzbudzenia ). Ze względu na nieliniową zależność Φ = f(U), która ma kształt charakterystyki magnesowania , strumień maleje wolniej niż napięcie ( licznik wzoru na prędkość obrotową maleje szybciej niż mianownik ) i dochodzi do obniżenia prędkości obrotowej silnika.

---