POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej Zakład Mechatroniki i maszyn Elektrycznych
Przedmiot: Laboratorium maszyn elektrycznych Ćwiczenie nr: 10 Temat: Identyfikacja zacisków uzwojeń maszyny prądu stałego.
Rok akademicki: 2010/2011 Kierunek: Elektrotechnika Studia: dzienne inżynierskie Rok studiów: 2 Semestr: 4 Nr grupy: E3/2
Uwagi:

1. Wiadomości wstępne

Maszyny prądu stałego są głównie stosowane jako silniki do napędu maszyn i urządzeń o regulowanej prędkości obrotowej w dużym zakresie, nawet w stosunku 1:10 000, o dużym momencie rozruchowym początkowym oraz o dużej przeciążalności, nawet 10-krotnej.

Ze względu na sposób połączenia uzwojenia wzbudzającego i uzwojenia twornika, rozróżnia się maszyny:

— obcowzbudne - do napędu maszyn i urządzeń o dużym zakresie nastawiania prędkości obrotowej,

— silniki bocznikowe - do napędu maszyn i urządzeń o małym zakresie nastawiania prędkości obrotowej,

— silniki szeregowe - do napędu pojazdów, dźwignic oraz urządzeń wymagających dużego momentu rozruchowego,

— silniki bocznikowo-szeregowe – do napędu urządzeń o dużym momencie bezwładności i dużych obciążeniach udarowych, wymagających dużego momentu obrotowego przy rozruchu oraz dużego zakresu nastawiania prędkości obrotowej.

1. Dane z tabliczki znamionowej:

P_N = 0,5kW

I_n= 3,4 A

I_nw=0,23 A

U_n = 220 V

n_N = 3000 obr/min

1. Przebieg ćwiczenia

Podczas przeprowadzonego ćwiczenia mieliśmy za zadanie zidentyfikować nieopisane zaciski czterech uzwojeń szeregowo – bocznikowej maszyny prądu stałego:

1. uzwojenie twornika,

2. uzwojenie komutacyjne,

3. uzwojenie wzbudzenia bocznikowe,

4. uzwojenie wzbudzenia szeregowe.

Pierwszą rzeczą jaką dokonaliśmy było rozpoznanie par zacisków będących początkami i końcami jednego uzwojenia. W tym celu do każdej z możliwych kombinacji par podłączaliśmy omomierz sprawdzając tym samym które zaciski tworzą obwód zamknięty.

Efekt pomiarów widoczny jest na zdjęciu obok.

Pomiar rezystancji pozwolił nam także zidentyfikować, która para zacisków należy do uzwojenia wzbudzenia bocznikowego, ponieważ uzwojenie to posiada największą, spośród wszystkich uzwojeń maszyny prądu stałego, rezystancję. (Zaciski oznaczone kolorem żółtym)

Następne uzwojenie – uzwojenie twornika - rozpoznaliśmy poprzez wyjęcie szczotek i sprawdzenie, który obwód został przerwany (Zaciski oznaczone kolorem zielonym)

Ostatnie uzwojenia rozpoznaliśmy korzystając z faktu, iż jedno z nich mianowicie szeregowe znajduje się w osi podłużnej maszyny drugie natomiast – komutacyjne – w osi poprzecznej. Zasilając rozpoznane już uzwojenie wzbudzenia bocznikowe sprawdziliśmy, dla której pary zacisków wskazówka woltomierza przyłączona do nieoznaczonego uzwojenia wychyli się w momencie załączenia lub wyłączenia prądu. Zaciski, dla których nastąpiło wychylenie odpowiadają zaciskom uzwojenia wzbudzenia szeregowego (Zaciski oznaczone kolorem czerwonym)

Rys. 2

Wychylenie wskazówki związane jest dotarciem do uzwojenia szeregowego linii strumienia pola magnetycznego, które to uzwojenie znajduje się w tej samej osi co uzwojenie bocznikowe (co widać na powyższym rysunku)

1. Rozpoznawanie początków i końców uzwojeń

Początkiem uzwojenia twornika obiera się dowolny z dwóch jego zacisków i oznacza symbolem A1, drugi przyjmuje się za koniec i oznacza literą A2.

W celu rozpoznania początku i końca uzwojenia wzbudzenia bocznikowego zasilaliśmy je z obcego źródła przy jednoczesny zasilaniu uzwojenia twornika regulowanym napięciem stałym zważając na to by prąd w tworniku płynął od zacisku A1 do A2. Wirnik zaczął obracać się w prawo co świadczyło o tym, iż biegun dodatni źródła zasilania połączony jest z początkiem uzwojenia wzbudzenia bocznikowego (E1) natomiast biegun ujemny z końcem(E2).

Kolejnym badanym uzwojeniem było uzwojenie komutacyjne. Jego początek i koniec wyznaczyliśmy poprzez zbadanie wielkości impedancji obwodu złożonego z szeregowo połączonego uzwojenia twornika oraz uzwojenia komutacyjnego dla dwóch możliwych przypadków pokazanych na rysunku 3

Rys. 3

Gdy połączenie jest prawidłowe bieguny komutacyjne wytwarzają pole magnetyczne przeciwdziałające polu twornika w osi poprzecznej, a co za tym idzie impedancja jest wtedy mniejsza. Zacisk uzwojenia komutacyjnego połączony z zaciskiem A2 twornika oznacza się literą B1, drugi zacisk – literą B2.

Początek i koniec ostatniego uzwojenia – uzwojenia szeregowego rozpoznaliśmy poprzez obserwację wychylenia wskazówki woltomierza magnetoelektrycznego, dołączonego do badanych zacisków, w chwili załączania napięcia uzwojenia bocznikowego (rys. 4).

Rys. 4

Przy konfiguracji, dla której wskazówka wychyliła się w prawo w chwili załączania zacisk dodatni wskazał nam początek uzwojenia szeregowego.

1. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia mogliśmy przekonać się jak za pomocą źródła zasilania, podstawowych mierników takich jak omomierz i woltomierz magnetoelektryczny oraz podstawowej wiedzy dotyczącej maszyn prądu stałego można zidentyfikować nieopisane uzwojenia danej maszyny, a także określić początki i końce tychże uzwojeń.

Po przeprowadzeniu procedury związanej z identyfikacją uzwojeń mogliśmy przejść do ostatniego etapu ćwiczenia, którym było uruchomienie maszyny jako silnika bocznikowo-szeregowego prądu stałego. Podczas tego etapu mogliśmy sprawdzić jak za pomocą zamiany zacisków (biegunów) można zmienić kierunek obrotu wirnika.