1. Wyznaczanie charakterystyk roboczych

Lp.

I

n

T

kG

T

P

1

P

2

η

Uwagi

A

obr/min

kG

Nm

W

W

-

1

14

950

32

26,68

3080

2654,55

0,862

U=U

n

=const.=220 V

r= 0,085 m

2

13

1000

28

23,35

2860

2444,98

0,855

3

11,8

1050

24,5

20,43

2596

2246,32

0,865

4

10,9

1100

21,5

17,93

2398

2065,13

0,861

5

10

1150

19

15,84

2200

1907,95

0,867

6

8,8

1200

15,5

12,92

1936

1624,16

0,839

7

8,5

1250

14,5

12,09

1870

1582,69

0,846

8

8

1300

12,5

10,42

1760

1418,96

0,806

9

7,5

1350

11,5

9,59

1650

1355,65

0,822

Tab.1 Dane i obliczenia do wyznaczenia charakterystyk roboczych silnika szeregowego prądu stałego

Przykładowe obliczenia:

(1)

(2)

(3)

(4)

Oznaczenia:

T- moment obrotowy

I- Prąd w uzwojeniu silnika

n- prędkośd obrotowa silnika

η- sprawnośd silnika

Na podstawie uzyskanych danych jesteśmy w stanie wykreślid przybliżone charakterystyki robocze
badanego silnika szeregowego prądu stałego w obszarze, gdzie był on badany. Przedstawiają je

poniższe wykresy. Wykres 1a pokazuje charakterystyki w mierzonych punktach, zaś wykres 1b
przybliżone charakterystyki w badanym obszarze uzyskane przy pomocy aproksymacji funkcją
wielomianową trzeciego stopnia. Wykreślne charakterystyki odbiegają od charakterystyk
prawdziwych. Powodem tych różnic są najprawdopodobniej niedokładności pomiaru. Związane są
one z tym, że do pomiaru napięcia, natężenia, prędkości obrotowej oraz wartości momentu na wale
używano mierników analogowych, w których to wskazówka oscylowała, uniemożliwiając dokładny
odczyt wartości wielkości mierzonej (dotyczy to zwłaszcza miernika momentu obrotowego).

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

P

2

T

I

n



Wykres 1a. Charakterystyki robocze silnika -dane

n



I

T

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

P

2

T

I

n



Wykres 1b. Charakterystyki robocze silnika -aproksymacja

n



I

T

Z wykresów 2 i 3, które przedstawiają zależności wielkości momentu, prądu, prędkości obrotowej, jak
i sprawności badanego silnika w zależności od jego mocy czynnej i na których naniesiona jest
podziałka na osi y możemy odczytad wartości wcześniej wspomnianych wielkości dla mocy
znamionowej odczytanej z tabliczki znamionowej silnika i wynoszącej 2,2 kW=2200 W. Otrzymane
wyniki to:

Otrzymane wyniki różnią się od danych znamionowych. Prędkośd obrotowa jest o ponad 100
obrotów większa przy prądzie mniejszym o 0,5 A, co jest zgodne z prawdą, gdyż w silnikach

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

5

10

15

20

25

30

P

2

[W]

T(Nm)

Wykres 2. T i I w funkcji P

2

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

6

8

10

12

14

16

I(A)

P

2

=P

2n

T(P

2n

)=19,74

I(P

2n

)=11,59

I

T

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

500

1000

1500

n[obr/min]

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

0.7

0.8

0.9



P

2

[W]

Wykres 3. n i



w funkcji P

2

P

2

=P

2n

n(P

2n

)=1065



(P

2n

)=0,86

n



szeregowych prądu stałego przy stałym napięciu prędkośd obrotowa rośnie wraz z obniżaniem
wartości momentu( który jest proporcjonalny do prądu). Niestety z powodu braku wartości
sprawności na tabliczce znamionowej otrzymaną wartośd sprawności można porównad tylko
z wartością obliczoną na podstawie danych znamionowych i wynoszącą 83%, co mówi nam że
sprawnośd odczytana z wykresu jest od obliczonej o około 3% większa, co nie stanowi dużej różnicy.

2. Wyznaczanie charakterystyki regulacyjnej.

Drugą częścią dwiczenia było uzyskanie danych potrzebnych do wyznaczenia charakterystyk
regulacyjnych- zależności prędkości obrotowej od przyłożonego napięcia. Pomiary wykonano przy
stałej wartości obciążenia (momentu na wale), a co za tym idzie stałej wartości prądu w obwodzie
silnika. Otrzymywaliśmy to dzięki zmianie rezystancji w obwodzie naszego urządzenia
hamującego(trójfazowego silnika indukcyjnego). Utrzymywany prąd miał wartośd 12 A, co jest
bliskie prądowi znamionowemu wynoszącemu 12,1 A. Otrzymane dane zostały zestawione
w tabeli 2.

Lp.

U

n

Uwagi

V

obr/min

1

240

1125

I=const.=12 A

utrzymywane przy

pomocy zmiany

rezystancji w układzie

silnika indukcyjnego

2

220

1025

3

200

900

4

180

800

5

160

680

6

140

580

7

120

480

8

100

380

Tab.2. Dane do wyznaczania charakterystyk regulacyjnych silnika szeregowego prądu stałego.

Jak wiadomo charakterystyka regulacyjna silnika szeregowego prądu stałego przy stałym obciążeniu
(więc i prądzie) jest zależnością liniową, dlatego zastosowano aproksymację liniową.

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

200

400

600

800

1000

1200

1400

U[V]

n

[o

b

r/

m

in

]

Wykres 4. Charakterystyka regulacyjna dla I=12 A

zmierzone n(U)
liniowe n(U)

3. Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej.

Dane niezbędne do wykreślenia charakterystyki mechanicznej silnika szeregowego prądu stałego
dostępne są w tabeli 1. Wykreślona charakterystyka mechaniczna jest charakterystyką dla stałego
napięcia równego napięciu znamionowemu badanego silnika.

4. Wnioski.

Badany silnik działa poprawnie. Otrzymane wyniki kształtują się w większości zgodnie z równaniami,
zaś na wykresach lokują się blisko krzywej aproksymacji. Szczegółowe wnioski na temat porównania
otrzymanych wielkości dla mocy znamionowej zostały przedstawione w części poświęconej
charakterystykom roboczym.

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

T[Nm]

n

[o

b

r/

m

in

]

Wykres 5. Charakterystyka mechaniczna

n(U) -dane

n(U)- dopasowanie