Zakład Mechatroniki i Maszyn Elektrycznych	Maszyny i Napędy Elektryczne
Nazwisko i imię: Jędrzej Kozerawski	Semestr: 4	Wydział: BMiZ
Temat ćwiczenia: Badanie silnika prądu stałego
Data wykonania ćwiczenia: 22.05.2012r.	Data i podpis prowadzącego:	Ocena:

1. Badany obiekt:

Silnik prądu stałego obcowzbudny (uzwojenie F1-F2), typ PZM044a

P_N=1,5 kW

U_N=220 V

I_tN=8,7 A

I_wN=0,4 A

n_N=1450 obr/min

1. Aparatura pomiarowa:

- dwa amperomierze

- woltomierz

- miernik momentu obciążenia

- cyfrowy miernik prędkości obrotowej

1. Obliczenie momentu znamionowego:

$$T_{N} \approx 9,55 \times \frac{P_{N}}{n_{N}}$$

$$T_{N} = 9,55 \times \frac{1500}{1450} = 9,88\ Nm$$

1. Wyznaczenie charakterystyk mechanicznych przy regulacji prędkości obrotowej poprzez zmianę napięcia twornika U_t:

1. Napięcie twornika U_t=150 V

Ut=150 V
Lp.
1
2
3
4
5

1. Napięcie twornika U_t=190 V

Ut=190 V
Lp.
1
2
3
4
5

1. Napięcie twornika U_t=220 V

Ut=220 V
Lp.
1
2
3
4
5

1. Charakterystyka mechaniczna:

1. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych przy regulacji prędkości obrotowej poprzez zmianę prądu wzbudzenia I_w:

1. Prąd wzbudzenia I_w=0,15 A

Iw=0,15 A
Lp.
1
2
3
4
5

1. Prąd wzbudzenia I_w=0,25 A

Iw=0,25 A
Lp.
1
2
3
4
5

1. Prąd wzbudzenia I_w=0,4 A

Iw=0,4 A
Lp.
1
2
3
4
5

1. Charakterystyka mechaniczna:

1. Charakterystyki regulacyjne:

1. n=f(U_t)

Dla T=0 i I_w=I_wN

1. n=f(I_W)

Dla T=0 i U_t=150 V

1. Porównanie prądów twornika w funkcji momentu obciążenia:

Dla U_t=150 V

1. Obliczenie sprawności silnika:

I_N = I_tN + I_wN

I_N = 8, 7 + 0, 4 = 9, 1 [A]

$$P_{\text{el}} = \frac{U_{N}}{I_{N}}$$

$$P_{\text{el}} = \frac{220}{9,1} = 2002\ \lbrack W\rbrack$$

$$\eta_{N} = \frac{P_{N}}{P_{\text{el}}}$$

$$\eta_{N} = \frac{1500}{2002} = 0,7493 = 74,93\ \%$$

1. Wnioski

Zmniejszenie napięcia twornika powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej, lecz nadal zachowuje ten sam kąt nachylenia charakterystyki, a więc nie zmienia się moment dynamiczny silnika, a więc taka sama zmiana obciążenia daje nam taką samą zmianę prędkości, niezależnie od utrzymywanego napięcia twornika. Widać to wyraźnie po liniowej charakterystyce regulacyjnej prędkości obrotowej w funkcji napięcia. Ograniczenie napięcia twornika, jako jego wartość znamionowa, pozwala nam tylko na zmniejszanie napięcia, a więc tym samym regulację prędkości obrotowej w dół.

Zmniejszanie prądu wzbudzenia powoduje natomiast wzrost prędkości obrotowej i jednocześnie zmienia się delikatnie nachylenie charakterystyk, co powoduje zmianę momentu dynamicznego, a więc wartość zmian prędkości odpowiadająca tej samej zmianie momentu obciążenia będzie różna dla każdej charakterystyki, co utrudnia nam ocenę i przewidzenie sposobu zachowania się silnika przy różnych prądach wzbudzenia, co jest wadą tej metody regulacji prędkości obrotowej. Widać to wyraźnie po potęgowej charakterystyce regulacyjnej prędkości obrotowej w punkcji prądu wzbudzenia. Z powodu ograniczenia maksymalnej wartości prądu wzbudzenia jako jego wartości znamionowej, możemy regulować tylko prąd w dół, a więc prędkość obrotową w górę, co niekoniecznie jest dobrym wyborem, gdyż zmniejszając go znacznie prędkość obrotowa może wzrosnąć na tyle, że konstrukcja silnika tego nie wytrzyma, a to może stanowić niebezpieczeństwo zarówno dla pracy maszyny jak i otoczenia.

Porównanie wartości prądów twornika w funkcji momentu obciążenia dla różnych wartości prądu wzbudzenia pokazuje nam wyraźnie, że wraz ze spadkiem wartości prądu wzbudzenia rosną nam wartości prądu twornika, a dokładniej charakterystyka staje się bardziej stroma. Prąd twornika zależy liniowo od momentu obciążenia. Dodatkowo, widząc ograniczenie maksymalnego prądu twornika jako jego wartości znamionowej możemy zauważyć, że maksymalny możliwy moment obciążenia ulega przez to znacznemu zmniejszeniu, ograniczeniu.