Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie |
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia |
| Temat: Badanie maszyny obcowzbudnej prądu stałego. |
| Kierunek studiów: E |
Skład zespołu:
|
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz podstawowymi charakterystykami i metodami ich wyznaczenia dla maszyny obcowzbudnej prądu stałego.
Dokonanie typowych oględzin maszyn pracujących na stanowisku.
Wszystkie elementy stanowiska zostały zamontowane w staranny i odpowiedni sposób. Wirnik był w stanie swobodnie się obracać a wstępne oględziny nie wykazały możliwych usterek.
Tabliczki znamionowe
| Prądnica prądu stałego |
|---|
| Typ: PBBa34a |
| 2,9kW |
| Praca: |
| Wzb.: WŁ |
| Temp.: 0T 35°C |
| Prądnica prądu stałego |
|---|
| Typ: PBBa34a |
| 2,9kW |
| Praca: C |
| Wzb.: WŁ |
| Temp.: 0T 35°C |
| IA | Umin | Umax | Uśr | R = f(IA) |
|---|---|---|---|---|
| [A] | [V] | [V] | [V] | [Ω] |
| 1.95 | 3,50 | 4,00 | 3,75 | 1,92 |
| 3.97 | 6,50 | 7,00 | 6,75 | 1,70 |
| 5,98 | 9,50 | 10,25 | 9,88 | 1,65 |
| 7,99 | 12,25 | 13,25 | 12,75 | 1,59 |
| 10,02 | 15,00 | 16,00 | 15,50 | 1,54 |
| 12,02 | 18,50 | 19,00 | 18,75 | 1,56 |
| 14,02 | 21,50 | 22,50 | 22,00 | 1,56 |
| 2,95 | 4,50 | 5,00 | 4,75 | 1,61 |
| 6,97 | 11,00 | 11,25 | 11,13 | 1,59 |
| 13,01 | 20,50 | 21,00 | 20,75 | 1,59 |
| 4,94 | 8,00 | 8,25 | 8,13 | 1,64 |
Tabela 1. Wyniki pomiarów rezystancji uzwojeń
| If[A] | EF=f(If) |
|---|---|
| [A] | [V] |
| 0,021 | 25,4 |
| 0,07 | 52,1 |
| 0,109 | 74,8 |
| 0,157 | 101,5 |
| 0,203 | 125,5 |
| 0,251 | 150,9 |
| 0,303 | 176,4 |
| 0,362 | 200,7 |
| 0,44 | 225,6 |
Tabela 2. Wyniki pomiarów. Charakterystyka biegu jałowego.
IA = 0, n = const = 1400 obr / min
| IA | UA=f(IA) |
|---|---|
| [A] | [V] |
| 0,9 | 235,2 |
| 2,41 | 229,1 |
| 3,92 | 228,3 |
| 4,93 | 224,4 |
| 6,92 | 220,9 |
| 8,94 | 211,3 |
| 9,95 | 205,4 |
| 8,44 | 213,1 |
Tabela 3. Wyniki pomiarów. Charakterystyka zewnętrzna.
n = const = 1400 obr / min , IF = const.
| IA | If=f(IA) |
|---|---|
| [A] | [A] |
| 0,9 | 0,389 |
| 1,4 | 0,394 |
| 2,43 | 0,398 |
| 3,42 | 0,404 |
| 4,93 | 0,418 |
| 5,92 | 0,437 |
| 6,92 | 0,447 |
| 7,94 | 0,456 |
| 8,44 | 0,479 |
Tabela 4. Wyniki pomiarów. Charakterystyka regulacyjna.
n = const = 1400 obr / min, U = const = 220 V.
| n | If1 | UA1 | IA1 | If2 | UA2 | IA2 | M |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| obr/min | [A] | [V] | [A] | [A] | [V] | [A] | [Nm] |
| 1365,30 | 0,43 | 219,10 | 2,62 | 0,45 | 229,30 | 1,40 | 2,59 |
| 1365,30 | 0,43 | 218,70 | 3,71 | 0,45 | 224,60 | 2,42 | 3,73 |
| 1352,70 | 0,43 | 217,80 | 4,89 | 0,45 | 220,80 | 3,42 | 4,85 |
| 1332,00 | 0,43 | 217,60 | 5,97 | 0,45 | 217,20 | 4,43 | 5,98 |
| 1338,30 | 0,43 | 217,00 | 7,12 | 0,45 | 214,80 | 5,42 | 7,09 |
| 1332,00 | 0,43 | 215,60 | 8,34 | 0,45 | 211,70 | 6,42 | 8,20 |
| 1332,00 | 0,43 | 215,90 | 9,45 | 0,45 | 207,00 | 7,43 | 9,33 |
| 1332,00 | 0,43 | 215,60 | 10,65 | 0,45 | 204,90 | 8,45 | 10,48 |
| 1348,60 | 0,43 | 214,30 | 11,98 | 0,45 | 201,70 | 9,45 | 11,59 |
Tabela 5. Wyniki pomiarów. Charakterystyka mechaniczna.
n = const = 1400 obr / min, If = const.
M = 1,1187 * IA2 + 1,0226.
| IA | UA | E [V] | E^2 [V] | ΔP0 |
|---|---|---|---|---|
| [A] | [V] | [V] | [V^2] | [W] |
| 0,92 | 197,10 | 195,66 | 38284,71 | 180,01 |
| 0,93 | 194,30 | 192,85 | 37190,81 | 179,35 |
| 0,94 | 189,20 | 187,73 | 35243,90 | 176,47 |
| 0,95 | 186,60 | 185,12 | 34268,67 | 175,86 |
| 0,96 | 196,80 | 195,30 | 38143,03 | 187,49 |
| 1,00 | 184,50 | 182,94 | 33467,04 | 182,94 |
| 1,03 | 181,10 | 179,49 | 32217,81 | 184,88 |
| 1,08 | 176,60 | 174,92 | 30595,33 | 188,91 |
| 1,14 | 151,50 | 149,72 | 22416,56 | 170,68 |
| 1,35 | 124,90 | 122,79 | 15078,37 | 165,77 |
Tabela 6. Wyniki pomiarów. Straty mocy.
E = UA – I * RA
ΔP0 = UA * IA – IA2 * RA
Wartość rezystancji RA jest to wartość rezystancji która nie ulega zmianie przy dalszych zmianach prądu (przy ok. 10A). Przyjęto wartość RA = 1,56Ω na podstawie otrzymanych wyników w tabeli 1.
Wykreślenie charakterystyki biegu jałowego pozwala na:
przybliżone określenie udziału spadków napięć magnetycznych przypadających na szczelinę w SEM obwodu magnetycznego maszyny,
wyznaczanie rezystancji krytycznej obwodu wzbudzenia,
określenie zakresu pracy stabilnej w układzie samowzbudnym.
Charakterystyka biegu jałowego jest to zależność SEM Ef indukowanej w tworniku od prądu wzbudzenia If przy braku obciążenia i stałej prędkości obrotowej. Wraz ze wzrostem prądu twornika zmienia się wartość strumienia magnetycznego ϕ co powoduje wzrost napięcia Ef.
O przebiegu charakterystyki mechanicznej n = f(I) silnika bocznikowego decyduje to, że prąd wzbudzenia jest stały. Jeżeli pominiemy wpływ oddziaływania twornika to strumień ϕ możemy uznać za stały. Wobec takiego uproszczenia otrzymujemy: n ≈ c1 (U – Rtw). Wynika z tego, że charakterystyka ma w przybliżeniu przebieg prostoliniowy co potwierdzają wykonane pomiary. Ze wzrostem momentu obciążenia maleje prędkość obrotowa w wyniku czego następuje wzrost prądu I.
Ze wzrostem prądu obciążenia strumień maleje pod wpływem rosnącego oddziaływania twornika, zatem przy pewnym obciążeniu prędkość obrotowa jest wyższa. Zmiana prędkości obrotowej przy przejściu od biegu jałowego no do obciążenia znamionowego nn jest nieznaczna. Ponieważ spadek napięcia na rezystancjach obwodu twornika przy prądzie znamionowym wynosi ~ 3 do 8 % Un.
SEM indukowana w tworniku prądnicy podczas zwarcia jest równa sumie spadków napięć na rezystancjach obwodu twornika, a więc jest niewielka. Obwód magnetyczny jest zatem nienasycony, a charakterystyka zwarcia jest linią prostą.
Charakterystyka zewnętrzna informuje o reakcji maszyny na zmianę obciążenia. Jest to zależność napięcia na zaciskach twornika U od prądu obciążenia I, przy stałej rezystancji obwodu wzbudzenia Rf i stałej prędkości obrotowej (U = f(If) przy Rf = const i n = nn = const).
Charakterystyka regulacji informuje jak należy regulować prąd wzbudzenia If, aby przy zmieniającym się prądzie obciążenia I i stałej prędkości obrotowej n utrzymać stałe napięcie U na zaciskach prądnicy (If = f(I) przy U = Un = const i n = nn = const).