POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTOENERGETYKI Laboratorium Maszyn Elektrycznych
Ćwiczenie nr 13 Temat: Badanie silnika szeregowo-bocznikowego i szeregowego prądu stałego.
Rok akademicki: 2008/2009 Wydział Elektryczny Studia dzienne inżynierskie Grupa: E-5
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z silnikiem szeregowo-bocznikowym (o dozwojeniu zgodnym i przeciwnym) oraz porównanie go z silnikiem bocznikowym i szeregowym.

Wstęp teoretyczny

Maszyna szeregowo-bocznikowa jest prądnicą samowzbudną, czyli nie wymaga zasilenia uzwojenia wzbudzającego z obcego źródła. Samowzbudzenie odbywa się dzięki istnieniu magnetyzmu szczątkowego, jako pozostałości po poprzedniej pracy, które przy napędzeniu wirnika indukuje w jego uzwojeniu napięcie Esz . Pod wpływem tego napięcia w uzwojeniu wzbudzającym płynie prąd If , który wytwarza strumień magnetyczny. Jeżeli kierunek tego strumienia jest zgodny z kierunkiem strumienia szczotkowego, to strumień w maszynie ulega zwiększeniu, wzrasta napięcie indukowane i prąd wzbudzenia, co powoduje dalszy wzrost strumienia aż maszyna wzbudzi się do pełnego napięcia.

W maszynie szeregowo-bocznikowej uzwojenie wzbudzające składa się z dwóch części: podstawowego uzwojenia bocznikowego i uzwojenia szeregowego o małej liczbie zwojów. Przeważnie stosuje się połączenie szeregowo-bocznikowe zgodnie, w którym przepływ uzwojeń wzbudzających się sumuje, niekiedy stosuje się połączenie przeciwne, w których uzwojenie szeregowe swoim przepływem osłabia strumień wytwarzany przez uzwojenie bocznikowe. W prądnicy poprzez odpowiedni dobór liczb zwojów uzwojenia szeregowego zgodnego można uzyskać taki wzrost strumienia ze wzrostem prądu obciążenia, że napięcie na zaciskach pozostaje prawie stałe. Maszyna pracująca jako silnik o dozwojeniu zgodnym nie rozbiega się w stanie jałowym i posiada duży moment rozruchowy.

1. Wartośći znamionowe:

Wartości znamionowe dla silnika szeregowego (silnik prądu stałego):

P = 1,5 kW

U = 110 V

I_N = 17,2 A

n = 1450 obr/min

Wartości znamionowe dla silnika bocznikowego:

P = 2,2 kW

U = 220 V

I_t = 12,3 A

I_w = 0,51 A

n = 1450

1. Tabele pomiarowe oraz charakterystyki mechaniczne:

   1. Silnik bocznikowy:

L.p.	Ut	I­w	I­t	n	T
	[V]	[A]	[A]	[obr/min]	[Nm]
1.	220	0,51	2,5	1546	2,5
2.			4,5	1522	4
3.			6,5	1493	6
4.			8,5	1473	8
5.			10,5	1452	10
6.			12	1444	12

3.2 Silnik szeregowo-bocznikowy (z dozwojeniem przeciwnym) :

L.p.	Ut	Iw	It	n	T
	[V]	[A]	[A]	[obr/min]	[Nm]
1.	220	0,51	2,5	1580	2
2.			4,8	1576	4
3.			7,8	1572	6
4.			8,7	1563	8
5.			11	1546	10

3.3 Wyznaczanie rezystancji:

• Uzwojenie twornika: 1,7Ω

• Uzwojenie wzbudzenia: 383Ω

3.4 Silnik szeregowy:

• Dla stałego napięcia U_t=110[V]

L.p.	Ut	I	n	T
	[V]	[A]	[obr/min]	[Nm]
1.	110	18	1203	26,5
2.		18	1267	26,5
3.		18	1287	25
4.		16	1359	21,5
5.		15	1420	18,5
6.		13	1570	14,5
7.		11,5	1627	12,5
8.		10,5	1725	10
9.		9	1827	7,5

• Dla stałego napięcia U_t=80[V]

L.p.	Ut	I	n	T
	[V]	[A]	[obr/min]	[Nm]
1.	80	10,5	1180	11
2.		9	1314	8
3.		8	1420	6,5
4.		6,5	1596	4,5
5.		5,5	1714	3,5
6.		5,5	1780	3

• Dla stałej rezystancji i napięcia U_t=110[V]

L.p.	Ut	I	n	T
	[V]	[A]	[obr/min]	[Nm]
1.	110	18	702	24,5
2.		16	839	21
3.		14	989	16,5
4.		12	1135	14,5
5.		10	1342	10
6.		8	1659	6,5
7.		7	1882	5

Wnioski:

Ćwiczenie miało na celu zbadanie własności silnika szeregowo-bocznikowego.

W silniku szeregowo-bocznikowym połączono zalety silnika bocznikowego i szeregowego. Tak więc silnik szeregowo-bocznikowy charakteryzuje się ustaloną wartością prędkości kątowej przy biegu jałowym oraz korzystniejszą niż silnik bocznikowy charakterystyką momentu. Charakterystyka mechaniczna silnika szeregowo-bocznikowego zależy od względnego udziału przepływu uzwojenia bocznikowego i szeregowego w przepływie wypadkowym wzbudzenia.

W silniku szeregowo-bocznikowym istnieje również możliwość skierowania przepływu uzwojenia szeregowego przeciwnie niż przepływu uzwojenia bocznikowego. W takim przypadku, przy zwiększeniu obciążenia silnika, maleje przepływ wypadkowy wzbudzenia, maleje więc strumień magnetyczny, a więc powstaje naturalna możliwość stabilizowania prędkości kątowej. Ta metoda stabilizowania prędkości kątowej jest w silnikach szeregowo-bocznikowych często stosowana.

Przy przeciwnych zwrotach przepływów uzwojenia bocznikowego i szeregowego maleje strumień magnetyczny, co powoduje zwiększenie prądu twornika w stosunku do wartości występującej przy takim samym obciążeniu, lecz przy zgodnych zwrotach obu przepływów. Aby zmienić zwrot przepływu uzwojenia szeregowego należy zmienić zwrot prądu.