POLITECHNIKA SWIETOKRZYSKA KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI
LABORATORIUM NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO I AUTOMATYKI NAPĘDU
Ćwiczenie nr 3 Temat: Tyrystorowy napęd prądu stałego z silnikiem obcowzbudnym - układ otwarty			Specjalność: EiEP Grupa 405 Zespół 2: 1.Durdyń Piotr 2.Rachuna Łukasz 3.Sztandera Robert 4.Śliwiński Kamil
Data wykonania ćwiczenia 15.10.2009	Data oddania sprawozdania 22.10.2009	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem tyrystorowego napęd prądu stałego do zasilania silnika obcowzbudnego w układzie otwartym

2. Program ćwiczenia

• Zapoznanie się z regulacją prędkości kątowej w tyrystorowym napędzie prądu stałego.

• Wyznaczenie podstawowych parametrów obcowzbudnego silnika prądu stałego.

• Wyznaczenie rodziny charakterystyk elektromechanicznych tyrystorowego układu napędowego.

|U_ster=const

• Wyznaczenie rodziny charakterystyk elektromechanicznych tyrystorowego układu napędowego przy stabilizacji prędkości.

|ω=const

3. Schemat badanego układu:

4. Realizacja ćwiczenia:

• Dane znamionowe maszyn:

Silnik prądu stałego:

P_N = 5,5k W

U_N = 220 V

I_N = 30,7 A

n_N = 600 obr/min

• Wyliczone parametry silnika:

• sprawność znamionowa:

• prędkość kątowa dla wartości znamionowych:

• rezystancja twornika:

• stała silnika:

Podstawowe wzory i obliczenia przy przewodzeniu impulsowym:

ze wzoru otrzymujemy, że :
,

dla prędkości znamionowej n_N obliczamy kąt
:

stąd otrzymujemy:

• 
  

U_d=U_N=230V

3. Analiza wyników pomiarowych:

• Tabela 1

Uster	US	UPT	IS	n
[V]	[V]	[V]	[A]	[obr/min]	[rad/s]	[°]
6,5	220	26	1,8	650	68	31,3
6,1	205	25	1,8	625	65,5	37,2
5,7	190	23	1,8	575	60	42,4
5,5	175	21,5	1,6	538	56,5	47
5,1	160	19,5	1,6	488	51	51,6
4,8	145	17,5	1,6	438	46	55,7
4,5	130	16	1,6	400	42	60
4,3	115	14,5	1,5	363	38	63,5
4,0	100	12	1,5	300	31,5	67
3,8	85	11	1,5	275	29	70,7
3,5	70	9,5	1,5	238	25	74,2
3,2	55	7	1,5	175	18	77,7
2,95	40	5,5	1,5	138	15	81
2,6	25	3,5	1,5	88	9	84,4
2,2	10	2	1,4	50	5	87,8
0	0	0	0	0	0	90

Charakterystyka prędkości kątowej ω w funkcji kąta
wysterowania tyrystorów

4.1 Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych dla U_st=6V, 5V, 4V

• Pomiar ch-ki dla U_st=6V (Tabela 2):

L.p.	UZ	US	UPT	Ist	n	ω	Mst
		[V]	[V]	[V]	[A]	[^obr/min]	[^rad/s]	[N*m]
1	140	125	12,5	28	700	5	88,8
2	140	125	13	24	600	18	76,1
3	140	125	13,5	21	525	26	66,5
4	140	125	14	18	450	34	57,1
5	140	130	14,2	15	375	39	47,6
6	140	130	14,5	13	325	47	41,2
7	140	130	14,8	10	250	55	31,7
8	156	130	15,4	7	175	63	22,2
9	210	200	24	2	50	73	6,3

U_S - napięcie silnika

U_PT - napięcie prądnicy

U_Z - napięcie zasilania

α_Z - kąt załączenia

n - prędkość obrotowa

ω - prędkość kątowa

• Pomiar ch-ki dla U_ster=5V (Tabela 3):

L.p.	UZ	US	UPT	Ist	n	ω	Mst
		[V]	[V]	[V]	[A]	[^obr/min]	[^rad/s]	[N*m]
1	100	90	9	20	500	5	63,4
2	100	90	9,4	18	450	10	57,1
3	100	90	9,5	15	375	16	47,6
4	100	90	10	13	325	24	41,2
5	100	90	10,2	11	275	29	34,9
6	100	90	10,4	9	225	34	28,5
7	100	94	10,9	6	150	39	19,0
8	115	110	12,6	4	100	47	12,7
9	156	150	18	2	50	52	6,3

• Pomiar ch-ki dla U_ster=4V (Tabela 4):

L.p.	UZ	US	UPT	Ist	n	ω	Mst
		[V]	[V]	[V]	[A]	[^obr/min]	[^rad/s]	[N*m]
1	65	55	6,3	10	250	5	31,7
2	65	56	6,4	9	225	10	28,5
3	66	58	6,5	8	200	14	25,4
4	66	58	6,6	7	175	18	22,2
5	67	59	6,7	5,5	138	21	17,4
6	71	60	7	4	100	24	12,7
7	100	90	11,5	2	50	26	6,3

Charakterystyka prędkości kątowej ω w funkcji momentu Mst przy stałym napięciu U_ster

Charakterystyka napięcia U_s w funkcji momentu Mst przy stałym napięciu U_ster

Przykładowe obliczenia dla powyższych wyników zawartych w tabeli nr4 dla U_st=const.:

• 
  

• 
  

1. Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych przy stabilizacji prędkości dla U_PT=24V, 20V.

• Pomiar ch-ki dla U_PT=24V (Tabela 5) :

L.p.	UZ	US	Uster	IS	Mst
		[V]	[V]	[V]	[A]	[N*m]
1	226	218	7,4	25	79,25
2	220	215	7,5	21,5	68,15
3	220	213	7,6	17,5	55,47
4	220	210	7,7	15,5	49,14
5	220	210	7,6	13	41,21
6	205	195	6,1	2,5	7,9

• Pomiar ch-ki dla U_PT=20V (Tabela 6):

L.p.	UZ	US	Uster	IS	Mst
		[V]	[V]	[V]	[A]	[N*m]
1	190	180	6,9	18	57
2	185	175	6,9	14	44,4
3	185	175	7,0	13	41,2
4	182	172	6,9	10,5	33,28
5	180	170	6,8	8	25,36

Charakterystyka napięcia U_ster w funkcji momentu Mst przy stałej prędkości kątowej ω

Charakterystyka napięcia U_s w funkcji momentu Mst przy stałej prędkości kątowej ω

4. Wnioski

W powyższym ćwiczeniu zastosowaliśmy prostownik 3-fazowy 3-pulsowy sterowany w układzie gwiazdowym w wyniku czego uzyskiwaliśmy na wyjściu napięcie stałe o wartości średniej w zakresie od 0 do U_śr napięcia sieci zasilającej. Zmianę napięcia dokonywaliśmy poprzez zmianę kąta załączenia tyrystorów w zakresie od 0° do 90°. Znamionowe napięcie zasilające silnik otrzymaliśmy dla kąta wysterowania tyrystorów równego 31,27°.

Z wyznaczonych charakterystyki ω=f(α) widzimy, że wraz ze wzrostem kąta wysterowania tyrystorów wartość średnia prądu wyprostowanego malej w skutek czego prędkość obrotowa też maleje.

Widzimy także, że wraz ze wzrostem prądu prądnicy obciążającej silnika ( a tym samym zwiększeniu momentu obciążenia) prędkość obrotowa maleje.

Charakterystyki U_ster=f(M_st) i U_s=f(Mst) obrazują nam zależność napięcia sterującego i napięcia zasilania w funkcji momentu na podstawie których możemy stwierdzić że wraz ze spadkiem prędkości obrotowej należy zwiększyć napięcie zasilające, co oznacza zwiększenie napięcia wysterowania tyrystorów. Napędy prądu stałego z przekształtnikami tyrystorowymi, przy zastosowaniu odpowiedniego układu regulacji, umożliwiają uzyskanie płynnej regulacji prędkości i innych wymaganych w układzie napędowym wielkości jak np. momentu obrotowego. Układ regulacji umożliwia odpowiednie kształtowanie charakterystyk mechanicznych silnika

---