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.