ĆWICZENIE P1

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO – Instrukcja

Przedmiotem badań są następujące silniki prądu stałego:

obcowzbudny

szeregowy

typ

P2Mb54b

PzSc16011

U

n

(V )

220

220

I

n

(A)

28.2

28.8

P

n

(W )

5500

5500

n

n

(obr/min)

1450

1500

I. Bieg jałowy silnika obcowzbudnego – pomiary do rozdzielenia strat w żelazie

i strat mechanicznych.
Ponieważ straty mechaniczne w maszynie zależą jedynie od prędkości obrotowej do ich
oddzielenia od strat w żelazie służy pomiar mocy pobranej przez maszynę w stanie jało-
wym w funkcji napięcia twornika przy stałej prędkości wirowania. Stałość tej wielkości,
mimo zmieniającego się napięcia twornika, można – w pewnym zakresie – uzyskać odpo-
wiednim zmniejszaniem prądu wzbudzenia silnika. Zwykle najistotniejsze jest określenie
parametrów zbliżonych do stanu znamionowego więc naogół pomiar jest wykonywany dla
ustalonej prędkości równej lub tylko nieznacznie różnej od znamionowej.

Badany silnik jest sprzęgnięty z prądnicą i silnikiem szeregowym prądu stałego o podob-
nych wielkościach mechanicznych. Z tego względu można przyjąć, że straty mechaniczne-
go badanego silnika stanowią

1

3

strat całego zespołu. Moc pobierana przez silnik podczas

biegu jałowego P

0

= U

t

I

t

zawiera także straty w miedzi twornika. Tak więc suma strat

w żelazie i mechanicznych to P

0

−

I

2

t

R

t

, gdzie rezystancja obwodu twornika R

t

= 0.73 Ω.

Orientacyjny zakres zmian napięcia twornika podczas pomiarów w stanie jałowym wynosi
(85 ÷ 200) V .

Przed rozpoczęciem pomiarów w stanie jałowym należy:

1. Przełącznik zasilania ustawić w pozycji Obcowzbudny.

2. Upewnić się, że szeregowe rezystancje w obwodzie twornika – rozruchowa i dodatkowa

zwierana wyłącznikiem W2– rzeczywiście są zwarte (W2 w pozycji 1) a wyłącznik
obciążenia W4 otwarty.

3. Po uruchomieniu programu miernik – jest dostępny skrót na pulpicie – należy

sprawdzić czy ustawienia programu są właściwe dla pomiarów stałoprądowych, czyli
czy ostatnia linia zawiera U

1

, I

1

, U

2

i I

2

. Jeśli nie, proszę wybrać z menu Opcje

a z podmenu Pokazuj U

1

, I

1

, U

2

i I

2

.

4. Sprawdzić czy ustawione są jako aktywne kanały:

7

– tachoprądnica

n

t

→

n

(prędkość obrotowa)

9

– napięcie stałe

U

1

→

U

t

(napięcie twornika)

10 – napięcie stałe

U

2

→

T

(moment)

11 – prąd stały

I

1

→

I

t

(prąd twornika)

12 – prąd stały

I

2

→

I

f

(prąd wzbudzenia)

pozostałe kanały winny być ustawione jako niepodłączone

1

5. Sprawdzić czy współczynniki skali dla wszystkich kanałów mają wartość równą 1

(w menu pozycja druga z lewej, Skale).

Przebieg pomiaru:

1. Pomiary rozpoczyna się przyciskiem Start (w menu z lewej bezpośrednio obok

Opcji).

2. Z menu Próby proszę wybrać Pomiar czegoś tam.

3. Po ukazaniu się nowego okna Pomiar wybranych wielkości, należy wybrać z menu

Dane pozycję Zacznij nową próbę.

4. Wynikiem takiego wyboru jest ukazanie się dwóch okien; pierwsze jest przewidziane

do tekstowego opisu próby (co zostanie wpisane zależy wyłącznie od użytkownika),
drugie zawiera dane znamionowe maszyny.

5. Bezpośrednio po wypełnieniu pozycji w tych oknach i ich zamknięciu ukaże się okno

Pomiary w formie tabeli. Jest ona tak skonstruowana, że interesujące nas pozy-
cje pomiarów stałoprądowych znajdują się na prawym, niewidocznym końcu. Trzeba
więc poziomym suwakiem u dołu odpowiednio je przesunąć. Okno ma przyciski u do-
łu, które służą do obsługi pomiarów. Gdyby były niewidoczne trzeba nieco przesunąć
całe okno do góry.

6. Kolejne punkty pomiaru inicjuje się przyciskiem Zmierz.

7. Po wykonaniu pomiarów, przyciskiem Wykresy, można uzyskać wykresy zmierzo-

nych wielkości. Jako zmienną niezależną (może być tylko jedna) należy wskazać U

1

.

Zmiennymi zależnymi są I

1

i P

1

. Do tego służy okno Co pokazać na wykresie.

8. Po kliknięciu prawym klawiszem myszy w polu wykresu ukaże się menu, z które-

go należy wybrać Kopiuj dane do schowka. Zawartość schowka można zarówno
wstawić (poleceniem Ctrl+V) do arkusza kalkulacyjnego Excel jak i do zbioru tek-
stowego.

II. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika obcowzbudnego n = n(I

t

).

Pomiary charakterystyk mechanicznych wykonuje się podobnie jak pomiary w stanie ja-
łowym. Jedyna różnica to wybór innych wielkości wyjściowych (przedstawianych na wy-
kresie). Tu będzie to prędkość obrotowa n

t

w funkcji prądu twornika I

1

.

Uwaga: Norma PN-72Ę04270 jako charakterystykę mechaniczną silnika obcowzbudnego
uznaje zarówno zależność n = n(I

t

) jak i n = n(T ).

Prądu wzbudzenia obcego odpowiadającego znamionowym wartościom prądu i napięcia
twornika oraz prędkości obrotowej dla badanego silnika nie da się określić pomiarowo,
ponieważ nie ma możliwości obciążenia tego silnika na poziomie znamionowym. Wartość
tę należy przyjąć jako równą około 0.65 A.

Charakterystyki mechaniczne należy wyznaczyć dla następujących przypadków:

U

t

(V )

I

f

(A)

R

d

180

0.65

0

180

0.65

> 0

180

0.60

0

150

0.65

0

2

gdzie: U

t

, I

t

– napięcie i prąd twornika, I

f

– prąd wzbudzenia, R

d

– rezystancja dodatkowa

w obwodzie twornika.

III. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika szeregowego n = n(T). Po-

nieważ silnik szeregowy nie może być uruchamiany bez obciążenia należy upewnić się, że
włączone są rezystancje obciążenia w obwód twornika prądnicy obcowzbudnej (zamknięty
wyłącznik W4) oraz jest zasilany jej obwód wzbudzenia(zamknięty wyłącznik W1). Z ko-
lei napięcie zasilające silnik szeregowy, z prostownika sterowanego, należy sprowadzić do
zera a następnie ustawić przełącznik W3 w pozycji Szeregowy po czym wykonać rozruch
napięciowy silnika.

Charakterystyki mechaniczne należy wyznaczyć dla następujących przypadków:

U

t

(V )

R

d

150

0

150

> 0

120

0

Uwaga: Chociaż maksymalna prędkość badanego silnika szeregowego wynosi 3000 obr/min
ze względu na rodzaj zasilania – dwupulsowy prostownik sterowany – nie należy ustawiać
wartości większych od około 2000 obr/min gdyż powoduje to wchodzenie w zakres prądów
przerywanych.

IV. Wyznaczanie charakterystyki rozruchowej T = T (I

t

).

Po wyłączeniu napięcia zasilającego należy założyć na sprzęgło między silnikiem sze-
regowym a prądnicą dźwignię blokującą, naciskającą na belkę tensometryczną. Przed
pomiarami konieczne jest wyzerowanie mostka tensometrycznego. Dla bardzo małych
wartości napięcia U

2

najlepiej wykorzystać jego odczyt programem Miernik dla większych

doregulowanie w oparciu o wskazania przyrządu analogowego przebiega szybciej.

Pomiar charakterystyki T = T (I

t

) należy wykonać zarówno dla narastających jak i male-

jących wartości prądu. Wykres tej zależności można wykonać wybierając z menu zmienną
niezależną I

1

i zależną U

2

. Ponieważ program sortuje dane do wykresu według rosną-

cych wartości zmiennej niezależnej to zobaczenie fragmentów odpowiadających narastaniu
bądź maleniu prądu tej krzywej wymaga zmiany domyślnych ustawień rysowania wykre-
sów. W tym celu, w polu rysunku, należy kliknąć prawym przyciskiem myszy co otworzy
okienko z którego należy wybrać Edytuj rysunek. Spowoduje to pojawienie się okna
Wygląd rysunku. Wybieramy w nim zakładkę Wykresy. Jedna z oferowanych możli-
wości Line pozwala zrezygnować z rysowania linii wykresu (są tylko znaczone markerami
punkty pomiarowe).

Uzyskana z tych pomiarów charakterystyka rozruchowa pozwala narysować mierzone
wcześniej charakterystyki n = n(I

t

) jako relacje n = n(T).

W dentyczny sposób można także wyznaczyć charakterystykę rozruchową T = T (I

t

) dla

silnika obcowzbudnego.

3