LABOLATORIUM NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

Mechatronika III rok

Ćwiczenie nr 1m

„Badanie układów napędowych z silnikiem szeregowym prądu

stałego”

Cel ćwiczenia:

Celem dwiczenia jest poznanie właściwości i podstawowych charakterystyk oraz
sposobów regulacji prędkości silnika szeregowego.

Mechatronika Gl01

Grupa: IV

04.11.2013

Mateusz Burcon

Arkadiusz Dul

Paulina Ciuraszkiewicz

Wykaz przyrządów i aparatury pomiarowej:

- Amperomierze

- Woltomierze

- Przerywacz

- Silnik:

- Prądnica hamownicza:

- Prądniczka tachometryczna:

Układy połączeo:

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem
szeregowym zasilany z sieci sztywnej prądu stałego:

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem
szeregowym zasilanym poprzez przerywacz:

Wyniki pomiarów:

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu sieci sztywnej:

U

mt

I

mt

P

mt

U

gt

I

gt

P

gt

U

ω

n

ω

ΔP

0

R

Gt

ΔP

Cu

P

m

M

η

V

A

W

V

A

W

V

obr/min

rad/s

W

Ω

W

W

Nm

%

225 4,80 1080 200 3,50 700,00 100

1200

125,60 123

1,15

14,03

837,03

6,66

77,50

236 4,00

944

220 2,50 550,00 110

1320

138,16 142

1,22

7,63

699,63

5,06

74,11

220 3,60

792

235 2,00 470,00 115

1380

144,44 153

1,19

4,76

627,76

4,35

79,26

220 3,20

704

250 1,50 375,00 120

1440

150,72 162

1,23

2,77

539,77

3,58

76,67

220 3,10

682

260 1,30 338,00 125

1500

157,00 171

1,24

2,10

511,10

3,26

74,94

220 2,90

638

270 1,10 297,00 130

1560

163,28 184

1,25

1,52

482,52

2,96

75,63

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu z sieci sztywnej z
dodatkową rezystancją:

U

mt

I

mt

P

mt

U

gt

I

gt

P

gt

U

ω

n

ω

ΔP

0

R

Gt

ΔP

Cu

P

m

M

η

V

A

W

V

A

W

V

obr/min

rad/s

W

Ω

W

W

Nm

%

205

4,8

984

265

0,9

238,5

125

1500

157,00 171 1,265

1,025

410,5

2,615

41,7

200

2,9

580

250

1

250

120

1440

150,72 162

1,26

1,260

413,3

2,742

71,3

200

3,1

620

235

1,4

329

115

1380

144,44 153

1,23

2,411

484,4

3,354

78,1

197

3,2 630,4 230

1,5

345

110

1320

138,16 142

1,23

2,768

489,8

3,545

77,7

190

3,4

646

210

1,8

378

105

1260

131,88 133

1,21

3,920

514,9

3,904

79,7

190

3,6

684

200

2,1

420

100

1200

125,60 123

1,19

5,248

548,2

4,365

80,2

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnikiem
wypełnienia przerywacza:

Dla ε=0,4

U

mt

I

mt

P

mt

U

gt

I

gt

P

gt

U

ω

n

ω

ΔP

0

R

Gt

ΔP

Cu

P

m

M

η

V

A

W

V

A

W

V

obr/min

rad/s

W

Ω

W

W

Nm

%

90

1,5

135 170

0

0

85

1020 106,76

97

0

0,000

97,0

0,909 71,85

90

1,7

153 155

0,2

31

75

900

94,2

84

1,32

0,053

115,1

1,221 75,20

90

2,2

198 130

0,6

78

65

780

81,64

70

1,29

0,464

148,5

1,819 74,98

90

2,6

234 110

1,1

121

55

660

69,08

57

1,25

1,513

179,5

2,599 76,71

90

3,4

306

85

2

170

45

540

56,52

43

1,19

4,760

217,8

3,853 71,16

90

4,7

423

60

3,9

234

35

420

43,96

32 1,135

17,263

283,3

6,444 66,97

Dla ε=0,6

U

mt

I

mt

P

mt

U

gt

I

gt

P

gt

U

ω

n

ω

ΔP

0

R

Gt

ΔP

Cu

P

m

M

η

V

A

W

V

A

W

V

obr/min

rad/s

W

Ω

W

W

Nm

%

140

2,1

294 190

0,5

95 97,5

1200

125,6

123

1,3

0,325

218,3

1,738 74,26

140

2,6

364 170

0,9

153

85

1020 106,76

97 1,265

1,025

251,0

2,351 68,96

140

3,1

434 145

1,5

217,5

75

900

94,2

84

1,23

2,768

304,3

3,230 70,11

140

3,7

518 125

2,4

300

65

780

81,64

70 1,184

6,820

376,8

4,616 72,75

140

4,9

686 100

3,9

390

55

660

69,08

57 1,135 17,263

464,3

6,721 67,68

140

6,5

910

80

6,1

488

45

540

56,52

43

1,09 40,559

571,6 10,113 62,81

Dla ε bliskiego 1

U

mt

I

mt

P

mt

U

gt

I

gt

P

gt

U

ω

n

ω

ΔP

0

R

Gt

ΔP

Cu

P

m

M

η

V

A

W

V

A

W

V

obr/min

rad/s

W

Ω

W

W

Nm

%

190 3,5

665

200 1,9

380

100

1200

125,6

123

1,3

4,7

507,6

4,1

76,33

190 4,2

798

175 2,9

507,5

90

1080

113,1

110

1,16

9,8

627,3

5,5

78,65

190 3,8

722

185 2,3

425,5

95

1140

119,3

118

1,17

6,2

549,7

4,6

76,18

190 4,8

912

160 3,6

576

85

1020

106,8

105

1,14

14,8

695,8

6,5

76,23

190 5,1

969

150 4,1

615

80

960

100,5

97

1,14

19,2

731,2

7,3

75,44

190 5,7 1083 140 4,9

686

75

900

94,2

85

1,11

26,6

797,7

8,5

73,66

190 6,4 1216 130 5,9

767

70

840

87,9

75

1,1

38,3

880,3

10

72,37

190 7,3 1387 115 7,3

839,5

65

780

81,6

70

1,08

57,5

967,1

11,8

69,2

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnika
wypełnienia przerywacza:

Współczynnik
wypełnienia ε

I

gt

U

ω

N

-

A

V

Obr/min

0,3

2

27,5

330

0,4

2

47,5

570

0,5

2

40

480

0,6

2

65

780

0,67

2

75

900

0,7

2

82,5

990

0,85

2

97,5

1170

0,3

3

22,5

270

0,4

3

35

420

0,5

3

42,5

510

0,6

3

60

720

0,67

3

70

840

0,7

3

77,5

930

0,85

3

92,5

1110

Przykładowe obliczenia:

Moc elektryczna pobrana przez silnik szeregowy:

P

M

=U

Mt

I

Mt

=225 4,8=1080W

Moc elektryczna generowana przez prądnice hamowniczą:

P

G

=U

Gt

I

Gt

=200 3,5=700W

Prędkośd obrotowa:

n=k

ω

U

ω

=12 100=1200 obr/min

Prędkosd kątowa:

ω=

=

=125,6

Straty obciążenia hamownicy:

ΔP

Cu

=I

G

2

R

Gt

=3,5

2

1,15=14,03W

Moc mechaniczna na wale silnika:

P

m

=P

G

+ΔP

0

+ΔP

Cu

=700+123+14,03=837,03

Moment mechaniczny na wale silnika:

M=

=

=6,66

Wykresy:

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

120

130

140

150

160

170

Charakterystyka naturalna

z dodatkową rezystancją w
obwodzie twornika

0

2

4

6

8

10

12

40

60

80

100

120

140

160

180

Dla E=0,4

dla E=0,6

dla E bliskiego 1

Charakterystyka naturalna

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

dla prądu równego 2A

dla prądu równego 3A

Wnioski:

Współczynnikiem wypełnienia przerywacza można sterowad prędkością obrotową silnika, im
większy współczynnik tym większa prędkośd obrotowa. Dodatkowa rezystancja obniża
prędkośd obrotową silnika. Dla znamionowych wartości silnika prędkośd obrotowa jest
wyższa niż dla pozostałych przypadków. Przy zasilaniu z sieci sztywnej z dodatkową
rezystancją przy wzroście prędkości obrotowej sprawnośd spada. Reszta charakterystyk ma
podobny kształt zbliżonej do charakterystyki sprawności dla warunków znamionowych.