Ćwiczenie 5

BADANIE SILNIKA BOCZNIKOWEGO

5.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami silnika bocznikowego oraz wyznaczenie charakterystyk i sprawności badanego silnika.

5.2. Dane znamionowe silnika bocznikowego

Tabliczki znamionowej silnika i prądnicy sprzęgniętej z tym silnikiem należy przepisać dane znamionowe tych maszyn oraz przerysować schemat połączeń uzwojeń.

5.3. Przebieg pomiarów

5.3.1. Pomiar rezystancji uzwojenia bocznikowego i twornika

Rezystancje uzwojeń mierzy się metodą techniczną według schematu przedstawionego na rysunku 5.1. Badane uzwojenie zasila się napięciem stałym, wykonując po 3 pomiary dla obu uzwojeń. Wyniki pomiarów zapisuje się do tabeli 5.1. i oblicza się wartość średnią rezystancji:

Rys. 5.1. Schemat połączeń do pomiaru rezystancji: a/ uzwojenia bocznikowego,
b/ uzwojenia twornika i komutacyjnego

Tabela 5.1.

Uzwojenie bocznikowe

Uzwojenie twornika

L.p.

V

A

V

A

1.

2.

3.

5.3.2. Wyznaczanie strat jałowych metodą biegu jałowego

Układ połączeń do wyznaczania strat jałowych metodą biegu silnikowego pokazany jest na rysunku 5.2.

Badany silnik nie powinien być sprzęgnięty z żadną maszyną. Pomiary wykonuje się dla stałej prędkości obrotowej
. Prędkość obrotową reguluje się za pomocą zmiany prądu wzbudzenia
, a napięcie zasilania reguluje się opornikiem R. Pomiary wykonuje się zmieniając napięcie na zaciskach silnika od wartości
do wartości, przy której prąd twornika będzie równy około
. Wyniki pomiarów wpisuje się do tabeli 5.2. oraz oblicza się:

- siła elektromotoryczna

Rys. 5.2. Schemat połączeń do badań silnika bocznikowego

Tabela 5.2.

	Pomiary							Obliczenia
L.p.
	V	A	A	obr./min.	V	W	W	W
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Wartość oporności twornika
przyjmujemy z pomiarów w pkt. 5.3.1.

	- moc pobrana przez twornik
	- straty na rezystancji uzwojenia twornika
	- straty jałowe.

Straty jałowe
są określone jako suma strat mechanicznych
i strat w żelazie
. Dla dokonania rozdziału strat jałowych wykreśla się charakterystykę
, która przetnie oś rzędnych w punkcie odpowiadającym wielkości strat mechanicznych.

Rys.5.3. Wykres strat jałowych silnika bocznikowego

5.3.3. Charakterystyki robocze

Układ do zdejmowania tej charakterystyki przedstawiono na rysunku 5.2. Silnik doprowadza się do punktu pracy znamionowej za pomocą oporników
. Następnie zmniejszając obciążenie opornikiem wodnym
i utrzymując stałą wartość prądu wzbudzenia silnika
, mierzy się napięcie i prąd twornika oraz prędkość obrotową. Wyniki pomiarów wpisuje się do tabeli 5.3. oraz oblicza się :

	- prąd pobrany przez silnik
	- siła elektromotoryczna silnika
	- podstawowe straty obciążeniowe
	- dodatkowe straty obciążeniowe
	- straty wzbudzenia
	- suma wszystkich strat
	- moc pobrana przez silnik i sieci
	- moc oddana przez silnik na wale
	- moment obrotowy na wale silnika
	- sprawność silnika

Charakterystyki robocze, czyli zależności
oraz charakterystykę
przedstawiono na rysunku 5.4.

Tabela 5.3.

Pomiary

Obliczenia

L.p.

V

A

A

obr./min

A

V

W

W

W

W

W

W

Nm

-

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

W stanie ustalonym prędkość obrotowa silnika bocznikowego określona jest zależnością:

Rys. 5.4. Charakterystyki robocze silnika bocznikowego

Jeżeli napięcie sieci U=const i strumień magnetyczny =const, tzn. prąd wzbudzenia
const /przy pominięciu reakcji twornika/, to można napisać

przy czym
-prędkość obrotowa silnika w stanie jałowym. Widać zatem, że zależność
jest w przybliżeniu linią prostą. Zgodnie ze wzorem

przy pominięciu reakcji twornika, prąd twornika
ze wzrostem momentu rośnie prostoliniowo. Na skutek reakcji twornika zmniejszającej strumień, wzrost prądu jest szybszy niż wynika to z zależności prostoliniowej.

5.3.4. Charakterystyka prędkości obrotowej w funkcji napięcia.

Charakterystykę n=f(U) wykonuje się przy stałej wartości prądu wzbudzenia
dla dwóch wartości momentu obrotowego na wale silnika:

przy biegu jałowym

przy obciążeniu

Przy zdejmowaniu charakterystyki dla
prądnica napędzana przez silnik jest niewzbudzona, natomiast przy zdejmowaniu charakterystyki dla
prądnica jest obciążona tak, aby przez twornik silnika płynął prąd o wartości stałej i równej
. Odpowiada to w przybliżeniu stałej wartości momentu
. Pomiary wykonuje się według układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 5.2 przy zmieniającym się napięciu zasilania od zera do wartości 1,1
. Na podstawie pomiarów zestawionych w tabeli 5.4 wykreśla się charakterystyki n=f(U) przy
.

Tabela 5.4.

Lp.	n	U		n	U
		V	A		V	A
1
2
3
4
5
6
7
8

Korzystając z zależności

Rys.5.5. Charakterystyki prędkości obrotowej silnika bocznikowego n=f(U).

oraz biorąc pod uwagę
i
(nie uwzględniając oddziaływania twornika) równanie to można zapisać w postaci

,

a zatem jest to równanie linii prostej. Większy kąt nachylenia charakterystyki n=f(U) dla
wynika z występowania oddziaływania twornika przy obciążeniu (dla
).

5.3.5. Charakterystyka prędkości obrotowej w funkcji prądu wzbudzenia

Charakterystykę
wykonuje się przy napięciu
dla dwóch stałych wartości momentu obrotowego silnika, określonych w punkcie 5.3.4. Układ połączeń silnika przedstawiono na rysunku 5.2. Próbę wykonuje się od wartości maksymalnej prądu wzbudzenia
do wartości
, przy której prędkość obrotowa silnika
. Na podstawie pomiarów zestawionych w tabeli 5.5 wykreśla się charakterystyki
przy
. Przebieg krzywych
jest zbliżony do hiperboli o równaniu

Tabela 5.5.

Lp.	n		U	n		U
		A	V		A	V
1
2
3
4
5
6
7
8

Rys.5.6. Charakterystyki prędkości obrotowej silnika bocznikowego
.

Ze względu na przebieg charakterystyki
oraz ze względu na oddziaływanie twornika rzeczywisty przebieg tylko w przybliżeniu jest hiperbolą.

5.4. Sprawozdanie

Sprawozdanie powinno zawierać:

- dane znamionowe badanej maszyny

- wyznaczenie wszystkich strat silnika bocznikowego

- charakterystyki robocze

- charakterystyki prędkości obrotowej

- obliczenia sprawności

- wnioski i spostrzeżenia.

1

1

---