PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
Laboratorium Maszyn Elektrycznych Ćwiczenie nr 5 Temat: Badanie prądnic komutatorowych.
Rok akademicki: 2005/2006 Studia dzienne Nr grupy: Ib	Wykonał: Łukasz Baumgart	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

• Oględziny oraz zapoznanie się z danymi zawartymi na tabliczce znamionowej

• Wyznaczenie rezystancji uzwojeń:

• Wyznaczenie charakterystyki magnesowania prądnicy

• Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej oraz sprawności prądnicy podczas pracy obcowzbudnej

• Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej prądnicy podczas pracy bocznikowej przy zmianach obciążenia od stanu jałowego do zwarcia.

2. Dane znamionowe silnika:

• P = 700 W

• U_N = 80 V

• I = 12.2 A

• n = 1800 obr/min

• M_N = 3,72 Nm

• n_MAX = 2300 obr/min

• η = 0,72

3. Przebieg pomiarów (schematy i tabele pomiarowe)

1. Wyznaczanie rezystancji uzwojeń:

• Rezystancja wzbudzenia R_f = 67,6 Ω

• Rezystancja twornika R_a = 1,5 Ω

2. Wyznaczenie charakterystyki magnesowania prądnicy

• Schemat pomiarowy:

• Tabele pomiarowe:

- tabela pomiarowa dla narastania prądu wzbudzenia

L.p.	If	Ua0
1	0	0,1
2	0,1	16,6
3	0,2	30
4	0,3	42,6
5	0,4	52
6	0,5	58,2
7	0,6	62,6
8	0,7	66,3
9	0,8	69,4
10	0,87	71,4

- tabela pomiarowa dla malenia prądu wzbudzenia

L.p.	If	Ua0
1	0,87	71,4
2	0,8	69,9
3	0,7	67
4	0,6	63,4
5	0,5	59
6	0,4	52,1
7	0,3	44
8	0,2	33,2
9	0,1	19,5
10	0	1,94

3. Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej oraz sprawności prądnicy podczas pracy obcowzbudnej:

• Schemat pomiarowy:

• Dla prądu wzbudzenia I_f = 0,35 A

• Tabele pomiarowa dla wyznaczania charakterystyki zewnętrznej oraz sprawności prądnicy podczas pracy obcowzbudnej

L.p.	Ia	Ua	n	Podb	ΔPCu	Pm	M	η
		[ A ]	[ V ]	[ obr/min ]	[ W ]	[ W ]	[ W ]	[ Nm ]	[ % ]
1.	5,21	37	1800	192,8	40,7	233,5	1,24	83
2.	6	36	1800	216	54	270	1,43	80
3.	6,5	35,1	1800	228,2	63,4	291,5	1,55	78
4.	7	33,8	1800	236,6	73,5	310,1	1,65	76
5.	7,5	32,6	1800	244,5	84,4	328,9	1,75	74
6.	8	31,4	1800	251,2	96	347,2	1,84	72
7.	8,5	30,1	1800	255,9	108,4	364,2	1,93	70
8.	9	28,7	1800	258,3	121,5	379,8	2,02	68
9.	9,5	27,3	1800	259,4	135,4	394,7	2,1	66
10.	10	26,4	1800	264	150	414	2,2	64

L.p.	Ia	Ua	n	Podb	ΔPCu	Pm	M	η
		[ A ]	[ V ]	[ obr/min ]	[ W ]	[ W ]	[ W ]	[ Nm ]	[ % ]
1.	0	41,2	1500	0	0	0	0	-
2.	4,85	31,1	1500	150,8	35,3	186,1	1,19	81
3.	5,5	29,7	1500	163,4	45,4	208,7	1,33	78
4.	6	28,8	1500	172,8	54	226,8	1,44	76
5.	6,5	28,1	1500	182,7	63,4	246	1,57	74
6.	7	27,1	1500	189,7	73,5	263,2	1,68	72
7.	7,5	26,2	1500	196,5	84,4	280,9	1,79	70
8.	8	25	1500	200	96	296	1,89	68
9.	8,5	24	1500	204	108,4	312,4	1,99	65
10.	9	23,2	1500	208,8	121,5	330,3	2,1	63
11.	9,5	22	1500	209	135,4	344,4	2,19	61
12.	10	21	1500	210	150	360	2,29	58

• Tabele pomiarowa dla wyznaczania charakterystyki zewnętrznej oraz sprawności prądnicy podczas pracy obcowzbudnej

• Dla prądu wzbudzenia I_f = 0,25 A

L.p.	Ia	Ua	n	Podb	ΔPCu	Pm	M	η
		[ A ]	[ V ]	[ obr/min ]	[ W ]	[ W ]	[ W ]	[ Nm ]	[ % ]
1.	0	38	1800	0	0	0	0	-
2.	4,6	29,5	1800	135,7	31,7	167,4	0,89	81
3.	5	28,7	1800	143,5	37,5	181	0,96	79
4.	5,5	27,7	1800	152,4	45,4	197,7	1,05	77
5.	6	26,5	1800	159	54	213	1,13	75
6.	6,5	25,4	1800	165,1	63,4	228,5	1,21	72
7.	7	24,1	1800	168,7	73,5	242,2	1,29	70
8.	7,5	23	1800	172,5	84,4	256,9	1,36	67
9.	8	21,6	1800	172,8	96	268,8	1,43	64
10.	8,5	20,5	1800	174,3	108,4	282,6	1,5	62
11.	9	19,1	1800	171,9	121,5	293,4	1,56	59
12.	9,5	18	1800	171	135,4	306,4	1,63	56
13.	10	16,6	1800	166	150	316	1,68	53

L.p.	Ia	Ua	n	Podb	ΔPCu	Pm	M	η
		[ A ]	[ V ]	[ obr/min ]	[ W ]	[ W ]	[ W ]	[ Nm ]	[ % ]
1.	0	33,25	1500	0	0	0	0	-
2.	4	26	1500	104	24	128	0,82	81
3.	4,5	25,1	1500	113	30,4	143,3	0,91	79
4.	5	24,2	1500	121	37,5	158,5	1,01	76
5.	5,5	23,2	1500	127,6	45,4	173	1,1	74
6.	6	22,4	1500	134,4	54	188,4	1,2	71
7.	6,5	21,4	1500	139,1	63,4	202,5	1,29	69
8.	7	20,5	1500	143,5	73,5	217	1,38	66
9.	7,5	19,5	1500	146,3	84,4	230,6	1,47	63
10.	8	18,5	1500	148	96	244	1,55	61
11.	8,5	17,5	1500	148,8	108,4	257,1	1,64	58
12.	9	16,4	1500	147,6	121,5	269,1	1,71	55
13.	9,5	15,3	1500	145,4	135,4	280,7	1,79	52
14.	10	14,2	1500	142	150	292	1,86	49

4. Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej prądnicy podczas pracy bocznikowej przy zmianach obciążenia od stanu jałowego do zwarcia:

• Schemat pomiarowy:

• Tabela pomiarowa:

L.p.	n = 1500 [obr/min]			n = 1800 [obr/min]
		Iodb	Ua	If	Iodb	Ua	If
		[ A ]	[ V ]	[ A ]	[ A ]	[ V ]	[ A ]
1.	0	55,7	0,76	0	71,5	1
2.	6	37,6	0,51	7,8	50	0,68
3	6,5	43,2	0,46	8	48,8	0,67
4.	7	30,4	0,41	8,5	45,2	0,62
5.	7,5	25,8	0,35	9	41,5	0,56
6.	7	16,8	0,22	9,5	36	0,5
7.	6,5	12,3	0,16	9	21	0,3
8.	6	9,8	0,13	8,5	16,2	0,22
9.	5,5	8,8	0,12	8	16	0,22
10.	5	6,8	0,09	7,5	13,2	0,18
11.	4,5	6,8	0,09	7	11,6	0,16
12.	4	5	0,06	6,5	10	0,13
13.	3,5	3,9	0,05	6	8	0,12
14.	3	3,3	0,04
15.	2,5	2,2	0,03
16.	2	1,2	0,01

4. Wykresy :

• Wykres dla wyznaczenia charakterystyki magnesowania prądnicy

wykres dla wyznaczania charakterystyki zewnętrznej oraz sprawności prądnicy podczas pracy obcowzbudnej (dla prądu wzbudzenia I_f = 0,35 A)

Dla n = 1800 obr/min

Dla n = 1500 obr/min

- dla prądu wzbudzenia I_f = 0,35 A

Dla n = 1800 obr/min

Dla n = 1500 obr/min

- wykresy dla charakterystyki zewnętrznej prądnicy podczas pracy bocznikowej przy zmianach obciążenia od stanu jałowego do zwarcia:

Dla n = 1500 obr/min

Dla n = 1500 obr/min

5. Wnioski:

Nasze ćwiczenie polegało na zbadaniu pracy prądnicy komutatorowej prądu stałego. Na początku dokonaliśmy rozruchu prądnicy nie podając prądu wzbudzenia. Zauważyliśmy, że prądnica zaczęła wytwarzać nieznaczną ilość energii elektrycznej. Jak mówi teoria, jest to spowodowane pozostałością magnetyczną wytwarzającą pewną wartość strumienia magnetycznego. Następnie zadając prąd płynący w kierunku przeciwnym dokonaliśmy rozmagnesowania prądnicy, co spowodowało znaczne zmniejszenie tej pozostałości. Obserwując charakterystyki można zauważyć, że dla biegu jałowego napięcie wzrasta wraz ze wzrostem prądu wzbudzenia.

Kolejnym punktem naszym pomiarów było zbadanie prądnicy pracującej w układzie obcowzbudnym. Jako obciażenie prądnicy zastosowaliśmy rezystory o nastawnej wartości. Gdy zmniejszaliśmy rezystancję co prowadziło do zwiększenia obciążenia napięcie wytwarzane przez prądnicy malało, a swoją wielkość zwiększał płynący prąd.

Jako ostatni pomiar obraliśmy połączenie tej prądnicy w samowzbudny układ bocznikowy. Polegało to na połączeniu ze sobą uzwojeń twornik z uzwojeniem wzbudzenia. Proces samowzbudzenia dokonuje się po uruchomieniu układu napędowego i nastawieniu znamionowej prędkości wirowania. Należy pamiętać aby proces ten wykonywać przy odłączonym odbiorniku. Gdy zwiększaliśmy obciążenie w pewnym momencie doszliśmy do stanu w którym prąd wzbudzenia osiągnął maksymalną wartość. Dalsze zwiększanie obciążenia powodowało jego malenie, co powodowało płynięcie coraz to mniejszego prądu. Sytuacja ta jest doskonala widoczna na wykresach w pkt.4.

Jeśli chodzi o bezpieczeństwo pracy prądnicy to korzystniejsza dla niej jest praca w samowzbudnym układzie bocznikowym ponieważ w tym przypadku prąd wytwarzany przez maszynę rozpływa się na dwa, z czego jeden płynie przez obciążenie, a drugi przez obwód wzbudzenia. Gdy rezystancja zaczyna maleć wtedy coraz większy prąd przez nią płynie, odciążając jednocześnie obwód wzbudzenia. Podczas zwarcia, cały prąd płynie przez zwarcie i wartość prądu zacznie szybko maleć. W przypadku prądnicy pracującej w układzie obcowzbudnym nie ma tutaj jakiejkolwiek odporności na zwarcie. Zwarcie w takim układzie powoduje zniszczenie maszyny.

---