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