AGH Wydział EAIiE		Imię Nazwisko : Dawid Gibek
ELEKTROTECHNIKA			Semestr: IV
KATEDRA AUTOMATYKI NAPĘDU I URZĄDZEŃ PRZEMYSŁOWYCH			Rok studiów: II Grupa: 2.2
LABORATORIUM SYSTEMÓW DYNAMICZNYCH			Nr ćwiczenia: 1
Temat ćwiczenia: Układ automatycznej regulacji w silnikach prądu stałego.			Rok akademicki: 1998/1999
Data wykonania ćwiczenia: 03.03.1999		Data zaliczenia sprawozdania: .......................

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z układem automatycznej regulacji prędkości silnika obcowzbudnego prądu stałego.

2. Schematy pomiarowe:

a) schemat ideowy:

As₁ , As₂ - silniki asynchroniczne

S - silnik prądu stałego

P - prądnica

WZ - wzbudnica

TP - tachoprądnica

atr - autotransformator

b) schemat blokowy:

RS - rezystancja sprzężenia

TP - tachoprądnica

WZ - wzbudnica

P - prądnica

S - silnik prądu stałego

Rozłożenie poszczególnych maszyn na bloczki elementarne:

1. Wzbudnica:

Na poniższym schemacie blokowym uwzględniamy szereg zjawisk zachodzących w wzbudnicy.

A1. Napięcie zostaje przetworzone na prąd elektryczny płynący w uzwojeniu wzbudnicy.

(T_W = L/R - stała czasowa)

A2. Prąd elektryczny zostaje zamieniony na strumień.

Dla potrzeby obliczeń założyliśmy liniową zależność strumienia magnetycznego od prądu (gdzie k jest stałą):

Φ = k⋅i

Stąd otrzymujemy: G₂(s) = k

A3. Strumień magnetyczny jest przetwarzany na siłę elektromotoryczną.

e = k⋅Φ⋅ω k,ω = const

E(s) = k₁⋅Φ(s) G₃(s) = k₁

A4. Siła elektromotoryczna jest przetwarzana w prąd elektryczny wzbudnicy.

gdzie: T_Wp = L_Wp / R_Wp - jest stałą czasową wzbudnicy prądnicy.

2. Prądnica:

B1. Prąd elektryczny wzbudzenia jest przetworzony na strumień magnetyczny.

G₅(s) = k₂

B2. Strumień magnetyczny jest przetworzony na siłę elektromotoryczną.

e = k⋅Φ⋅ω k,ω = const

E(s) = k₃⋅Φ(s) G₆(s) = k₃

Prądnica ta bezpośrednio zasila silnik i dzięki niej płynie prąd i_P.

3. Silnik

C1. W celu uproszczenia obliczeń rezystancje i indukcyjność prądnicy przeniesimy do silnika zamieniając nam rzeczywistą prądnice i silnik na idealną prądnice i silnik o dużych stratach . Na wejściu silnika zamiast U_P mamy siłę elektromotoryczną e. Różnica (e - e_S) powoduje przepływ prądu.

gdzie: R_Σ = R_P+R_S

L_Σ = L_P+L_S

T_Σ = L_Σ / R_Σ

C2. Moment elektryczny silnika zależy od strumienia i wartości prądu oraz od pewnej stałej:

M_EL= k⋅Φ⋅i_P

k⋅Φ = const bo silnik jest obcowzbudny o stałym wzbudzeniu więc:

M_EL = k₄ ⋅i_P G_S2(s) = k₄

C3. Na wale silnika następuje porównanie momentów:

M_EL= M._OBC + M_dyn

C4. Blok sprzężenia zwrotnego:

e_S =k⋅Φ⋅ω k,ω = const.

e_S =k₅ ⋅Φ G_S4(s) = k₅

2. Wyniki pomiarów:

- bieg jałowy:

Lp.	Uw [v]	Up [v]
Napięcie (wzrost)
1	0	0
2	5	0
3	10	20
4	15	70
5	21	135
6	27	195
7	32	230
8	37	250
Napięcie (spadek)
1	30	230
2	22	200
3	15	150
4	5	80
5	0	40

- badanie wpływu sprzężenia zwrotnego:

Ip [A]	n [obr/min]
1,5	1000	Układ Otwarty
5,5	980
15	870
22,5	800
25	780
1,7	1000		Średnie Sprzężenie
8,5	980
19,5	900
25	870
1,7	1000		Większe Sprzężenie
5,5	990
11,5	970
20	940
25	920

4. Wykresy:

a) Wykres zależności napięcia prądnicy U_p od napięcia wzbudzenia U_w - stan jałowy:

b) Wykres zależności obrotów silnika od prądu I_p ze sprzężeniem i bez sprzężenia zwrotnego :

5. Wnioski:

Układ automatycznej regulacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego na względnie stałym poziomie niezależnie od wartości obciążenia powodującego spowolnienie pracy silnika. Główne działanie układu regulującego opiera się na zasadzie sprzężenia zwrotnego, tzn. im większe jest obciążenie spowalniające silnik tym powstaje większy strumień magnetyczny działający na wzbudnice, a co za tym idzie uzyskujemy większy prąd dostarczony do silnika, dzięki któremu wzrasta nam prędkość obrotowa silnika.

- 3 -

---