POLITECHNIKA    L SKA 

WYDZIAŁ  IN YNIERII   RODOWISKA  I  ENERGETYKI 

INSTYTUT MASZYN I URZ DZE  ENERGETYCZNYCH 

 

 

LABORATORIUM   ELEKTRYCZNE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr dnica pr du stałego. 

 

(E – 13) 

 

 

 

 

 

 

 

www.imiue.polsl.pl/~wwwzmiape 

 

 

 

 

Opracował:  Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ 

Sprawdził:   Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ 

Zatwierdził: Dr hab. in . Janusz KOTOWICZ

 

 

 

 

 

1. Cel  wiczenia. 

 

Celem  wiczenia jest poznanie budowy i własno ci ruchowych pr dnic pr du 

stałego.  W  wiczeniu  nale y  po  wykonaniu  pomiarów  sporz dzi   komplet 

charakterystyk badanej maszyny. 

 

2. Wprowadzenie. 

 

2.1. Budowa maszyny pr du stałego. 

 

Maszyna  komutatorowa  pr du  stałego  posiada  co  najmniej  dwa  uzwojenia. 

Uzwojenie  wzbudzenia  tej  maszyny  mie ci  si   w  stojanie  (cz

  nieruchoma 

maszyny),  a  uzwojenie  twornika  uło one  jest  w  łobkach  wirnika  (cz

 

ruchoma  maszyny).  Pr d  stały,  płyn cy  w  uzwojeniu  wzbudzenia  wytwarza 

stałe  wzgl dem  stojana  pole  magnetyczne.  Pole  to  jest  jednocze nie  polem 

wiruj cym  kołowym  wzgl dem  obracaj cego  si   twornika.  W  pr dnicy 

powoduje to indukowanie napi cia twornika. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.1. Budowa maszyny pr du stałego.

 

 

twornik 

jarzmo stojana 

biegun główny 

nabiegunnik 

biegun pomocniczy 

uzwojenie wzbudzenia 

uzwojenie pomocnicze 

uzwojenie 

twornika 

szczotki 

komutator 

Maszyna pr du stałego przył czona do sieci (pr du stałego) mo e pracowa  jako 

pr dnica  lub  silnik.  Istotnym  elementem  maszyn  pr du  stałego  jest 

komutator 

wraz z układem szczotek.

 Do komutatora wykonanego z (izolowanych mi dzy 

sob   i  wałem  maszyny)  wycinków  cylindrycznego  walca  miedzianego 

podł czone  s   pocz tki  i  ko ce  zwojów  uzwojenia  wirnika  tworz c  parzyst  

liczb   zamkni tych  p tli.  W  przypadku  pr dnicy  komutator  pełni  funkcj  

prostownika  mechanicznego.  W  silniku  umo liwia  powstanie  momentu 

elektromagnetycznego (obrotowego) przeł czaj c odpowiednio kierunek pr du w 

zwojach  znajduj cych  si   pod  nabiegunnikami  elektromagnesu  stojana. 

Wytwarzana siła elektromotoryczna – E oraz moment obrotowy – M, nie zale  

od charakteru pracy maszyny, wyst puj  

jednocze nie

 przy pracy pr dnicowej i 

silnikowej i wyra aj  si  zale no ciami:

 

E = c

E

 Φ

Φ

Φ

Φ n 

M = c

M

 Φ

Φ

Φ

Φ I

A

 

gdzie:

 

Φ – strumie  magnetyczny wytwarzany przez pr d wzbudzenia (If), 

n – pr dko  obrotowa wirnika,

 

I

A

 – nat enie pr du twornika,

 

c

E

, c

M

 – stałe współczynniki zale ne od budowy maszyny.

 

Jeden ze sposobów nawini cia i poł czenia z komutatorem uzwojenia twornika 

przedstawiono na rysunku 2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.2. Uzwojenie twornika

N

S

ω

ω

ω

ω

1

2

3

4

5

6

7

1

3

4

5

6

8

9

10

11

12

1

2

2.2. Typy maszyn pr du stałego 

 

Ze  wzgl du  na  sposób  zasilania  uzwoje   wzbudzaj cych  rozró nia  si  

maszyny: 

1)  Obcowzbudne rys.3a, 

2)  Samowzbudne: 

a)   bocznikowe rys.3b, 

b)   szeregowe rys.3c, 

c)   szeregowo-bocznikowe rys.3d. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.3a. 

I 

I

f

 

E 

A2 

A1 

F2 

F1 

Twornik 

Wzbudzenie 

obce 

I 

I

a

 

I

f

 

E 

A2

 

A1 

E2 

E1 

Twornik 

Wzbudzenie 

bocznikowe 

I 

E 

A2 

A1 

D2 

D1 

Twornik 

Wzbudzenie 

szeregowe 

I 

I

a

 

E 

A1 

D2 

D1 

Twornik 

E1 

E2 

Wzbudzenie 

bocznikowo 

- szeregowe 

I

fb

 

Rys.3b. 

Rys.3c. 

Rys.3d. 

A2 

3. Badania i pomiary. 

 

3.1. Okre lenie wielko ci mierzonych. 

 

Punkt  pracy  ka dej  pr dnicy  pr du  stałego  wyznaczaj   cztery  wielko ci 

(wielko ci mierzone):  

 

 

 

n - pr dko  obrotowa, 

 

 

 

I

f

 - pr d wzbudzenia, 

 

 

 

I - pr d obci enia, 

 

 

 

U - napi cie obwodu twornika. 

Własno ci  ruchowe  pr dnic  mo na  okre li   za  pomoc   charakterystyk, 

podaj cych zwi zki pomi dzy wymienionymi wielko ciami. Pr dnice pracuj  z 

reguły  przy  stałej  (lub  praktycznie  stałej)  pr dko ci  obrotowej  zadanej  z 

zewn trz,  dlatego  podstawowe  charakterystyki  sporz dzane  s   zwykle  przy 

zało eniu 

n = const

. Rozró nia si  trzy zasadnicze grupy charakterystyk: 

 

1. Charakterystyki obci enia 

U = f (I

f

)

 ; przy I = const,  n = const. 

 

 

(zale no  napi cia pr dnicy od jej pr du wzbudzenia) 

charakterystyk   obci enia  przy  pr dzie  I  =  0  nazywa  si  

charakterystyk  biegu jałowego  U = E

0

 = f (I

f

).

 

 

2. Charakterystyki zewn trzne 

U = f (I)

 ; przy I

f

 = const, n = const 

 

 

(zale no  napi cia pr dnicy od pr du obci enia => odbiornika) 

 

3. Charakterystyki regulacji 

I

f

 = f (I)

 ; przy  U = const,  n = const 

(zale no   pr du  wzbudzenia  od  pr du  obci enia  =>  odpowiedz 

na  pytanie  jak  regulowa   pr d  wzbudzeniaaby  utrzyma   stałe 

napi ciepr dnicy przy zmiennym obci eniu).  

 

3.2. Schematy układów pomiarowych. 

 

W celu wyznaczenia w/w charakterystyk ruchowych pr dnicy nale y zestawi  

układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 4. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 

A 

A 

V 

G

= 

M 

U 

=

Robc 

ATr 

L1 

L3 

L2 

I 

I

f 

Rys.4. Schemat układu 

pomiarowego pr dnicy 

pr du stałego.