Politechnika Częstochowska

Wydział Elektryczny

Laboratorium maszyn i napędu elektrycznego

Temat ćwiczenia : Badanie kaskady zaworowej.

Elektroenergetyka

Skład grupy:

Marcin Wroński

Rafał Strzelecki

Grzegorz Pasamonik

Paweł Szuliński

Sławomir Flak

Artur Maciążek

Artur Wyskok

Robert Kostecki

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk mechanicznych i poznanie własności regulacyjnych kaskady asynchronicznej.

II. Maszyny wykorzystane w ćwiczeniu.

- silnik pierścieniowy pracujący jako silnik główny

n=690 [obr/min] U=220/380 [V] P.=2.2 [kW] I=13.2/7.6 [A] cosϕ=0.8

- prądnica prądu stałego pracująca jako obciążenie

P.=2.2 [kW] U=220 [V] I=11.5 [A] n=750 [obr/min] U_w=220 [V] I_w=0.935 [A]

- prądnica prądu stałego pracującego jako silnik pomocniczy

P.=1.6 [kW] I=40 [A] U=40 [V] n=1000 [obr/min] I_w=4 [A]

III. Pomiary.

- dla prądu wzbudzenia prądnicy obciążającej I_w=I_wn=0,935 [A]

Utp	Iwp	M	Utg	Itg	n	P	I
[V]	[A]	[Nm]	[V]	[A]	[obr/min]	[W]	[A]
0.2	0	0.49	180	0.2	703	560	6.4
0.4		4.87	171	2.0	680	960	6.5
0.5		9.74	162	4.0	656	1360	6.52
0.6		14.6	150	6.0	633	1760	6.8
0.7		19.5	140	8.0	600	2240	7.0
0.8		24.3	130	10.0	572	2720	7.4
0.84		29.2	118	12.0	544	3120	7.8
1.7	2	0.49	148	0.2	586	560	6.4
1.8		4.87	140	2.0	563	800	6.5
1.82		9.74	132	4.0	553	1152	6.56
1.88		15.3	123	6.3	525	1568	6.8
1.92		19.5	115	8.0	516	1824	6.9
2.0		27.3	106	11.2	492	2240	7.4
2.0		32.1	95	13.2	469	2720	7.5
2.6	4	0.24	130	0.1	525	560	6.5
2.6		4.87	123	2.0	516	800	6.5
2.6		9.74	115	4.0	492	1120	6.6
2.6		14.6	110	6.0	469	1360	6.7
2.6		19.5	103	8.0	469	1680	6.8
2.6		23.9	96	9.8	455	1920	7.0
2.6		29.7	88	12.2	422	2240	7.5

U_tp - napięcie twornika silnika pomocniczego

I_wp - prąd wzbudzenia silnika pomocniczego

U_tg - napięcie twornika prądnicy

I_tg - prąd twornika prądnicy

n - prędkość obrotowa układu

P - moc pobrana przez układ z sieci

I - prąd twornika silnika głównego

M - moment napędowy układu z kaskadą

- obliczenie momentu znamionowego układu z mocy znamionowej, oraz momentu dla określonego prądu twornika

Jak wynika z ćwiczenia, przy pominięciu strat w układzie, moc mechaniczna wydawana na wał jest równa mocy mechanicznej silnika głównego.

[Nm]

dla ΔM ≈ 0 M_e ≈ M_m M_e = c_M ⋅ I_t ⋅ φ

W naszym ćwiczeniu wykonywaliśmy pomiary dla stałej wartości prądu wzbudzenia prądnicy pracującej jako obciążenie równego prądowi wzbudzenia znamionowemu I_w=I_wn=0,935 [A].

Znamionowemu prądowi wzbudzenia prądnicy odpowiada znamionowy strumień magnetyczny, tak więc :

φ=φ_n

M_n = c_M⋅I_tn⋅φ_n natomiast M = c_M⋅I_t⋅φ_n

Z proporcji można więc obliczyć moment dla określonego prądu twornika :

IV. Wykresy.

1 - M=f(n) dla prądu wzbudzenia silnika pomocniczego I_w=0 [A]

2 - M=f(n) dla I_w=2 [A]

3 - M=f(n) dla I_w=4 [A]

M [Nm]

n [obr/min]

V. Wnioski.

Naszym zadaniem w ćwiczeniu było wyznaczenie charakterystyk mechanicznych kaskady zaworowej. Kaskada w naszym przypadku była układem, w którym silnikiem podstawowym był silnik asynchroniczny pierścieniowy, za silnik pomocniczy posłużyła nam prądnica prądu stałego, również obciążeniem była prądnica prądu stałego. Dla trzech wartości prądu wzbudzenia silnika pomocniczego I_wp wykreśliliśmy charakterystykę mechaniczną kaskady zaworowej M.=f(n).

Im większy prąd wzbudzenia silnika pomocniczego tym mniejsza jest prędkość obrotowa układu. Wraz z maleniem prędkości obrotowej moment układu wzrasta.

Regulację prędkości obrotowej układu uzyskaliśmy więc na dwa sposoby :

- poprzez zmianę prądu wzbudzenia silnika pomocniczego

- poprzez zmianę prądu twornika prądnicy obciążającej.

---