LABOLATORIUM NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

Mechatronika III rok

Ćwiczenie nr 1m

„Badanie układów napędowych z silnikiem szeregowym prądu stałego”

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości i podstawowych charakterystyk oraz sposobów regulacji prędkości silnika szeregowego.

Mechatronika Gl01

Grupa: IV

04.11.2013

Mateusz Burcon

Arkadiusz Dul

Paulina Ciuraszkiewicz

Wykaz przyrządów i aparatury pomiarowej:

- Amperomierze

- Woltomierze

- Przerywacz

- Silnik:

- Prądnica hamownicza:

- Prądniczka tachometryczna:

Układy połączeń:

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem szeregowym zasilany z sieci sztywnej prądu stałego:

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem szeregowym zasilanym poprzez przerywacz:

Wyniki pomiarów:

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu sieci sztywnej:

Umt	Imt	Pmt	Ugt	Igt	Pgt	Uω	n	ω	ΔP0	RGt	ΔPCu	Pm	M	η
V	A	W	V	A	W	V	obr/min	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	%
225	4,80	1080	200	3,50	700,00	100	1200	125,60	123	1,15	14,03	837,03	6,66	77,50
236	4,00	944	220	2,50	550,00	110	1320	138,16	142	1,22	7,63	699,63	5,06	74,11
220	3,60	792	235	2,00	470,00	115	1380	144,44	153	1,19	4,76	627,76	4,35	79,26
220	3,20	704	250	1,50	375,00	120	1440	150,72	162	1,23	2,77	539,77	3,58	76,67
220	3,10	682	260	1,30	338,00	125	1500	157,00	171	1,24	2,10	511,10	3,26	74,94
220	2,90	638	270	1,10	297,00	130	1560	163,28	184	1,25	1,52	482,52	2,96	75,63

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu z sieci sztywnej z dodatkową rezystancją:

Umt	Imt	Pmt	Ugt	Igt	Pgt	Uω	n	ω	ΔP0	RGt	ΔPCu	Pm	M	η
V	A	W	V	A	W	V	obr/min	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	%
205	4,8	984	265	0,9	238,5	125	1500	157,00	171	1,265	1,025	410,5	2,615	41,7
200	2,9	580	250	1	250	120	1440	150,72	162	1,26	1,260	413,3	2,742	71,3
200	3,1	620	235	1,4	329	115	1380	144,44	153	1,23	2,411	484,4	3,354	78,1
197	3,2	630,4	230	1,5	345	110	1320	138,16	142	1,23	2,768	489,8	3,545	77,7
190	3,4	646	210	1,8	378	105	1260	131,88	133	1,21	3,920	514,9	3,904	79,7
190	3,6	684	200	2,1	420	100	1200	125,60	123	1,19	5,248	548,2	4,365	80,2

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnikiem wypełnienia przerywacza:

Dla ε=0,4

Umt	Imt	Pmt	Ugt	Igt	Pgt	Uω	n	ω	ΔP0	RGt	ΔPCu	Pm	M	η
V	A	W	V	A	W	V	obr/min	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	%
90	1,5	135	170	0	0	85	1020	106,76	97	0	0,000	97,0	0,909	71,85
90	1,7	153	155	0,2	31	75	900	94,2	84	1,32	0,053	115,1	1,221	75,20
90	2,2	198	130	0,6	78	65	780	81,64	70	1,29	0,464	148,5	1,819	74,98
90	2,6	234	110	1,1	121	55	660	69,08	57	1,25	1,513	179,5	2,599	76,71
90	3,4	306	85	2	170	45	540	56,52	43	1,19	4,760	217,8	3,853	71,16
90	4,7	423	60	3,9	234	35	420	43,96	32	1,135	17,263	283,3	6,444	66,97

Dla ε=0,6

Umt	Imt	Pmt	Ugt	Igt	Pgt	Uω	n	ω	ΔP0	RGt	ΔPCu	Pm	M	η
V	A	W	V	A	W	V	obr/min	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	%
140	2,1	294	190	0,5	95	97,5	1200	125,6	123	1,3	0,325	218,3	1,738	74,26
140	2,6	364	170	0,9	153	85	1020	106,76	97	1,265	1,025	251,0	2,351	68,96
140	3,1	434	145	1,5	217,5	75	900	94,2	84	1,23	2,768	304,3	3,230	70,11
140	3,7	518	125	2,4	300	65	780	81,64	70	1,184	6,820	376,8	4,616	72,75
140	4,9	686	100	3,9	390	55	660	69,08	57	1,135	17,263	464,3	6,721	67,68
140	6,5	910	80	6,1	488	45	540	56,52	43	1,09	40,559	571,6	10,113	62,81

Dla ε bliskiego 1

Umt	Imt	Pmt	Ugt	Igt	Pgt	Uω	n	ω	ΔP0	RGt	ΔPCu	Pm	M	η
V	A	W	V	A	W	V	obr/min	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	%
190	3,5	665	200	1,9	380	100	1200	125,6	123	1,3	4,7	507,6	4,1	76,33
190	4,2	798	175	2,9	507,5	90	1080	113,1	110	1,16	9,8	627,3	5,5	78,65
190	3,8	722	185	2,3	425,5	95	1140	119,3	118	1,17	6,2	549,7	4,6	76,18
190	4,8	912	160	3,6	576	85	1020	106,8	105	1,14	14,8	695,8	6,5	76,23
190	5,1	969	150	4,1	615	80	960	100,5	97	1,14	19,2	731,2	7,3	75,44
190	5,7	1083	140	4,9	686	75	900	94,2	85	1,11	26,6	797,7	8,5	73,66
190	6,4	1216	130	5,9	767	70	840	87,9	75	1,1	38,3	880,3	10	72,37
190	7,3	1387	115	7,3	839,5	65	780	81,6	70	1,08	57,5	967,1	11,8	69,2

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnika wypełnienia przerywacza:

Współczynnik wypełnienia ε	Igt	Uω	N
-	A	V	Obr/min
0,3	2	27,5	330
0,4	2	47,5	570
0,5	2	40	480
0,6	2	65	780
0,67	2	75	900
0,7	2	82,5	990
0,85	2	97,5	1170
0,3	3	22,5	270
0,4	3	35	420
0,5	3	42,5	510
0,6	3	60	720
0,67	3	70	840
0,7	3	77,5	930
0,85	3	92,5	1110

Przykładowe obliczenia:

Moc elektryczna pobrana przez silnik szeregowy:
P_M=U_Mt*I_Mt=225*4,8=1080W

Moc elektryczna generowana przez prądnice hamowniczą:

P_G=U_Gt*I_Gt=200*3,5=700W

Prędkość obrotowa:

n=k_ω*U_ω=12*100=1200 obr/min

Prędkosć kątowa:

ω=$\frac{\text{πn}}{30}$=$\frac{\pi*1200}{30}$=125,6

Straty obciążenia hamownicy:

ΔP_Cu=I_G²*R_Gt=3,5²*1,15=14,03W

Moc mechaniczna na wale silnika:

P_m=P_G+ΔP₀+ΔP_Cu=700+123+14,03=837,03

Moment mechaniczny na wale silnika:

M=$\frac{\text{Pm}}{\omega}$=$\frac{837,03}{125,6}$=6,66

Wykresy:

Wnioski:

Współczynnikiem wypełnienia przerywacza można sterować prędkością obrotową silnika, im większy współczynnik tym większa prędkość obrotowa. Dodatkowa rezystancja obniża prędkość obrotową silnika. Dla znamionowych wartości silnika prędkość obrotowa jest wyższa niż dla pozostałych przypadków. Przy zasilaniu z sieci sztywnej z dodatkową rezystancją przy wzroście prędkości obrotowej sprawność spada. Reszta charakterystyk ma podobny kształt zbliżonej do charakterystyki sprawności dla warunków znamionowych.