Politechnika Lubelska	Laboratorium maszyn elektrycznych
w Lublinie	Ćwiczenie nr 11
Mirosław Latos Andrzej Skałecki Andrzej Rosiak Grzegorz Godek		Semestr V	Grupa: 5.2	Rok akademicki: 1999/2000
Temat ćwiczenia: Badanie silnika szeregowo-bocznikowego prądu stałego			Data wykonania: 27.10.99	Ocena:

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie własności i podstawowych charakterystyk silnika szeregowo - bocznikowego pracującego w charakterze silnika bocznikowego oraz szeregowo bocznikowego przy zgodnym i przeciwnym działaniu strumieni.

I. Oględziny i dane znamionowe zespołu maszynowego.

Silnik Prądnica

P=1,5 kW P=1,5 kW

n=1500 obr/min n=1450 obr/min

U=220 V U=230 V

I_f=0,4 A I_f=0,42 A

I_n=8,6 A I_n=6,5 A

R_1B1-2B2=2,05 

R_D1-D2=0,075 

Pomiary charakterystyki momentu rozruchowego.

1. Schemat układu pomiarowego

2.Tabela pomiarów

If= 0,43 A l= 0,15 m
L.p.	Ia	Us	F	Tl	Rodzaj wzbudzenia
		A	V	N		Nm
1	10	25	85,9	12,885		bocznikowe
2	9	24	80,9	12,135
3	8	20,5	72,9	10,935
4	7	19,5	66,1	9,915
5	6	16	57,2	8,58
6	5	14	48,3	7,245
7	4	11	38,6	5,79
8	3	9,5	27,9	4,185
9	2	7	18,4	2,76
1	10	26	89,5	13,425		szeregowo bocznikowe zgodne
2	9	25	83,8	12,57
3	8	22	76,8	11,52
4	7	20	68,6	10,29
5	6	17	59,2	8,88
6	5	15	49,7	7,455
7	4	12	39,2	5,88
8	3	10	28,5	4,275
9	2	7,5	18,5	2,775
1	10	26	84,5	12,675		szeregowo bocznikowe przeciwne
2	9	24	78,5	11,775
3	8	21	71,8	10,77
4	7	20	65	9,75
5	6	17	55,8	8,37
6	5	15	47,8	7,17
7	4	12	38	5,7
8	3	10	27,8	4,17
9	2	7	18,5	2,775

- moment rozruchowy

I_a - prąd twornika

I_f - prąd uzwojenia wzbudzenia

U_s - napięcie zasikania silnik

3. Charakterystyki momentu rozruchowego T_l=f(I_a) I_f=const.

III. Pomiary charakterystyk mechanicznych.

1.Układ pomiarowy

2.Tabela pomiarów

If= 0,4 A IfH= 0,4 A
L.p.	Us	Is	n	UH	IaH	UiH	PiH	P0H	Ps	Ts	Rodzaj pracy
		V	A	Obr\min	V	A	V	W	W	W		Nm
1	224	8	1507	219	5,65	262,5	1483,12	115	1598,1	10,127
2	224	7	1514	224	5	263	1315	116	1431	9,026		bocznikowy
3	224	6	1522	230	4,15	265	1099,75	117	1216,7	7,634
4	224	5	1530	235	3,4	266	904,4	118	1022,4	6,381
5	224	4	1541	240	2,55	268	683,4	119	802,4	4,972
6	224	3	1555	245	1,8	270	486	120	606	3,721
7	224	2	1569	251	1	272,5	272,5	122	394,5	2,401
8	224	1	1590	260	0	274,5	0	125	125	0,751
1	224	1	1443	207	6	251	1506	108	1614	10,681		szeregowo bocznikowy ze współdziałaniem strumieni
2	224	2	1456	215	5,15	254	1308,1	110	1418,1	9,301
3	224	3	1470	220	4,3	257	1105,1	111	1216,1	7,900
4	224	4	1484	226	3,5	259	906,5	113	1019,5	6,560
5	224	5	1501	234	2,6	261	678,6	114	792,6	5,042
6	224	6	1519	240	1,9	265	503,5	116	619,5	3,895
7	224	7	1538	247	1	268	268	118	386	2,397
8	224	8	1557	255	0	271	0	120	120	0,736
1	224	1	1543	227	5,4	268	1447,2	219	1666,2	10,312		szeregowo bocznikowy z przeciwdziałaniem strumieni
2	224	2	1544	231	4,8	269	1291,2	219	1510,2	9,340
3	224	3	1547	236	4	270	1080	220	1300	8,025
4	224	4	1553	240	3,2	271	867,2	220	1087,2	6,685
5	224	5	1560	245	2,45	272,5	667,625	221	888,62	5,440
6	224	6	1572	250	1,7	274	465,8	223	688,8	4,184
7	224	7	1585	256	0,9	276	248,4	224	472,4	2,846
8	224	8	1604	264	0	280	0	226	226	1,345

I_f - prąd wzbudzenia silnika

I_fH - prąd wzbudzenia prądnicy hamowniczej

U_s - napięcie zasikania silnika

I_a - prąd twornika silnika

N - prędkość obrotowa

U_H - napięcie wyjściowe prądnicy

I_aH - prąd twornika prądnicy

U_iH - napięcie indukowane prądnicy odczytane z charakterystyki U_iH = f(n)

P_iH = U_iHI_aH - moc wewnętrzna prądnicy hamowniczej

P_0H- straty jałowe prrądnicy odczytane z charakterystyki P_0H = f(n)

P_s = P_iH + P_0H - moc na wale badanego silnika

- moment obrotowy na wale silnika

3. Charakterystyki mechaniczne n = f(I_a) przy I_f = const. i U_s = const.

a- bocznikowego

b- szeregowo-bocznikowego przy współdziałaniu strumieni

c- szeregowo-bocznikowego przy przeciwdziałaniu strumieni

Obliczenia zmienności prędkości obrotowej n przy obciążaniu od stanu jałowego do znamionowego obciążenia.

Silnik bocznikowy

Silnik szeregowo - bocznikowy przy współdziałaniu strumieni

Silnik szeregowo - bocznikowy przy przeciwdziałaniu strumieni

4. Charakterystyki mechaniczne n = f(T_s) przy I_f = const. i U_s = const.

a- bocznikowego

b- szeregowo-bocznikowego przy współdziałaniu strumieni

c- szeregowo-bocznikowego przy przeciwdziałaniu strumieni

IV. Pomiary charakterystyk prędkości obrotowej w funkcji prądu wzbudzenia

Układ pomiarowy jak w punkcie III

1. Tabela pomiarów

Ia=IN= 8,6A IfH=0,4A
L.p.	Us	If	n	UH	IaH	UiH	PiH	P0H	Ps	Ts	Rodzaj pracy
		V	A	Obr\min	V	A	V	W	W	W		Nm
1	221	0,43	1494	216	6	260	1560	114	1674	10,7
2	221	0,4	1518	230	5,7	275	1567,5	123	1690,5	10,634		bocznikowy
3	221	0,38	1572	237	5,3	282	1494,6	128	1622,6	9,857
4	221	0,36	1678	248	5,2	293	1523,6	135	1658,6	9,439
5	221	0,35	1688	250	5	295	1475	136	1611	9,114
6	221	0,34	1752	260	5	306	1530	144	1674	9,124
7	221	0,32	1833	275	4,8	320	1536	154	1690	8,804
8	221	0,3	1887	285	4,6	330	1518	160	1678	8,492

1	221	0,43	1494	216	6	260	1560	114	1674	10,700	Szeregowo bocznikowy ze współdziała-niem strumieni
2	221	0,4	1572	230	5,7	275	1567,5	123	1690,5	10,269
3	221	0,38	1618	237	5,5	282	1551	128	1679	9,909
4	221	0,36	1678	248	5,3	293	1552,9	135	1687,9	9,606
5	221	0,35	1688	250	5,2	295	1534	136	1670	9,447
6	221	0,34	1752	260	5	306	1530	144	1674	9,124
7	221	0,32	1833	275	4,8	320	1536	154	1690	8,804
8	221	0,3	1887	285	4,6	330	1518	160	1678	8,492
1	221	0,43	1526	222	5,8	265	1537	117	1654	10,350		Szeregowo bocznikowy z przeciwdzia-łaniem strumieni
2	221	0,4	1600	235	5,5	280	1540	126	1666	9,943
3	221	0,38	1656	245	5,25	289	1517,25	132	1649,2	9,51
4	221	0,36	1727	257	5	302	1510	141	1651	9,129
5	221	0,35	1788	266	4,8	312	1497,6	148	1645,6	8,789
6	221	0,34	1824	275	4,7	318	1494,6	153	1647,6	8,626
7	221	0,32	1928	291	4,4	336	1478,4	166	1644,4	8,145

2. Charakterystyki prędkości obrotowej w funkcji prądu wzbudzenia n = f(I_f)

przy U_s = U_N=const. i I_a=I_N=const.

a- bocznikowego

b- szeregowo-bocznikowego przy współdziałaniu strumieni

c- szeregowo-bocznikowego przy przeciwdziałaniu strumieni

3. Charakterystyki mocy na wale silnika w funkcji prądu wzbudzenia P_s = f(I_f)

przy U_s = U_N=const. i I_a=I_N=const.

4. Charakterystyki momentu obrotowego w funkcji prądu wzbudzenia T_s = f(I_f)

przy U_s = U_N=const. i I_a=I_N=const.

a- bocznikowego

b- szeregowo-bocznikowego przy współdziałaniu strumieni

c- szeregowo-bocznikowego przy przeciwdziałaniu strumieni

V. Pomiary charakterystyk regulacyjnych.

Układ pomiarowy jak w punkcie III

1. Tabela pomiarów

n= 1750 obr/min IfH=0,4A
L.p.	Us	If	Ia	UH	IaH	UiH	PiH	P0H	Ps	Rodzaj pracy
		V	A	A	V	A	V	W	W		W
1	221	0,34	9,4	254	4,85	305	1479,25	142	1621,25
2	221	0,34	8,5	260	5,5	305	1677,5	142	1819,5		bocznikowy
3	221	0,34	7,5	266	4,3	305	1311,5	142	1453,5
4	221	0,34	6,55	270	3,75	305	1143,75	142	1285,75
5	221	0,34	5,5	273	3	305	915	142	1057
6	221	0,35	4,5	276	2,4	305	732	142	874
7	221	0,35	3,5	280	1,7	305	518,5	142	660,5
8	221	0,355	2,55	281	1,1	305	335,5	142	477,5
1	221	0,295	9,9	260	5,6	305	1708	142	1850		szeregowo bocznikowy ze współdziała-niem strumieni
2	221	0,3	9	261	5,2	305	1586	142	1728
3	221	0,31	7,55	266	4,35	305	1326,75	142	1468,75
4	221	0,32	6,4	270	3,6	305	1098	142	1240
5	221	0,33	5,05	274	2,8	305	854	142	996
6	221	0,34	4	277	2	305	610	142	752
7	221	0,345	3	280	1,4	305	427	142	569
8	221	0,35	2	283	0,7	305	213,5	142	355,5
1	221	0,36	10	256	5,7	305	1738,5	142	1880,5		Szeregowo bocznikowy z przeciwdzia-łaniem strumieni
2	221	0,36	8,5	262,5	4,8	305	1464	142	1606
3	221	0,36	7	267	4	305	1220	142	1362
4	221	0,36	6	271	3,4	305	1037	142	1179
5	221	0,36	5	275	2,7	305	823,5	142	965,5
6	221	0,36	4	278	2	305	610	142	752
7	221	0,365	3	281	1,4	305	427	142	569
8	221	0,365	2	285	0,7	305	213,5	142	355,5

Charakterystyki regulacyjne I_f = f(I_a) przy U_s = U_N=const. i n=const.

Charakterystyki regulacyjne I_f = f(P_s) przy U_s = U_N=const. i n=const.

a- bocznikowego

b- szeregowo-bocznikowego przy współdziałaniu strumieni

c- szeregowo-bocznikowego przy przeciwdziałaniu strumieni

Wnioski:

Po przeprowadzeniu pomiarów można stwierdzić, że największy moment rozruchowy posiada silnik szeregowo bocznikowy przy współdziałaniu strumieni. Przy tym silniku strumień biegunów głównych powstaje na skutek działania dwóch uzwojeń wzbudzających: szeregowego i bocznikowego. Wypadkowy strumień biegunów głównych rośnie wraz ze wzrostem prądu twornika. Przeważa nad osłabiającym oddziaływaniem twornika powodując, że moment rośnie szybciej niż proporcjonalnie do prądu twornika.

Po wykreślaniu charakterystyk mechanicznych stwierdzić można, że najbardziej liniową zależność n = f(I_a) ma silnik szeregowo bocznikowy przy współdziałaniu strumieni. Silnik szeregowo-bocznikowy przy przeciwdziałaniu strumieni posiada mniejszą zmienność prędkości. w funkcji prądu twornika. Przy dużej liczbie zwojów uzwojenia szeregowego i silnym oddziaływaniu twornika charakterystyka może mieć przebieg rosnący co stwarza niebezpieczeństwo rozbiegania się silnika. Z tego powodu przeciwnego włączenia uzwojenia szeregowego nie stosuje się.

Przy wyznaczaniu charakterystyk n = f(I_f) napięcie zasilania jak i prąd twornika miały stałą wartość. Zależność określająca prędkość obrotową sprowadza się do postaci n = k₂/

W silniku szeregowo - bocznikowym przy stałym prądzie twornika istnieje dodatkowy stały przepływ w osi biegunów. Przepływ ten odejmuje się lub dodaje do przepływu uzwojenia bocznikowego. Powoduje to przesunięcie charakterystyki prędkości w lewo (współdziałanie przepływów) lub w prawo (przeciwdziałanie przepływów).

Przebiegi charakterystyk regulacyjnych wynikają bezpośrednio z charakterystyk mechanicznych. W miarę wzrostu obciążenia silnika napięcie indukowane maleje . W przypadku gdy prąd wzbudzenia jest stały prędkość silnika zmniejsza się. W celu utrzymania stałej prędkości obrotowej należy zmniejszać wartość prądu wzbudzenia.

R

---