Pracownia elektryczna
Ćwiczenie: Badanie silnika obcowzbudnego
Grupa : 7
ImiÄ™ i nazwisko
1. Mateusz Stramka
2.
3.
4.
5.
6.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie metod badania i pomiarów i zasady działania silników prądu stałego.

Wstęp:

Silnik elektryczny obcowzbudny - silnik elektryczny prądu stałego, w którym uzwojenie wzbudzające jest zasilane z oddzielnego źródła napięcia (innego niż uzwojenie twornika).

Silniki obcowzbudne ze względu na identyczne właściwości z silnikami wzbudzanych magnesami trwałymi rozpatruje się je łącznie. Silniki tego typu stosuje się przeważnie jako silniki prądu stałego o dużym zakresie zmian prędkości obrotowej. W obu przypadkach strumień magnetyczny jest stały, a do zmiany prędkości obrotowej wykorzystuje się napięcie twornika (wirnika). Przy stałym napięciu twornika moment obrotowy zmniejsza się w miarę wzrostu prędkości obrotowej. Prąd twornika jest proporcjonalny do momentu napędowego.

Przebieg ćwiczenia:

Silnik szeregowy – o uzwojeniu wzbudzenia w stojanie połączonym szeregowo z uzwojeniem twornika. Charakteryzuje się dużą zależnością prędkości obrotowej od obciążenia. Zmniejszanie obciążenie powoduje wzrost prędkości obrotowej (teoretycznie do nieskończenie wielkiej) i grozi tzw. rozbieganiem, a w konsekwencji zniszczeniem silnika. Jest to jego poważna wada. Dlatego tego typu silników nie wolno włączać bez obciążenia. Stosowane są głównie w trakcji elektrycznej (napędy lokomotyw, tramwajów, trolejbusów) i pojazdach mechanicznych (wózki akumulatorowe, rozruszniki samochodów), w napędach dźwigów, wentylatorów itp.

Silnik szeregowy może być, jako jedyny silnik prądu stałego, zasilany również prądem przemiennym. Silniki takie zwane są też silnikami uniwersalnymi. Możliwość ich różnego zasilania wynika z faktu, że kierunek wirowania wirnika nie zależy od biegunowości przyłożonego napięcia. W przypadku, gdy silnik ma być zasilany prądem stałym stojan wykonywany jest z litego materiału. Natomiast przy zasilaniu prądem przemiennym wykonuje się go z pakietu izolowanych blach zmniejszając straty energii powstałe na skutek prądów wirowych. Ze względu na stosunkowo małe wymiary przy stosunkowo dużej mocy oraz duże prędkości obrotowe, silniki te znalazły liczne zastosowania w urządzeniach wymagających dużych prędkości obrotowych napędu, np. w odkurzaczach, elektronarzędziach, suszarkach, sokowirówkach, mikserach itp.

Schematy połączeń:

A1 A2 - uzwojenie twornika

B1 B2 - uzwojenie biegunów komutacyjnych

E1 E2 - uzwojenie wzbudzajÄ…ce bocznikowe

D1 D2 - uzwojenie wzbudzajÄ…ce szeregowe

F1 F2 - uzwojenie wzbudzajÄ…ce obce.

Gdy wirnik silnika obraca się, ramka z prądem (zwojnica) porusza się w polu magnetycznym. Powoduje to indukowanie się siły elektromotorycznej, która zmniejsza natężenie prądu płynącego w wirniku, zmniejszając moment obrotowy wytwarzany przez silnik. Indukowana siła elektromotoryczna jest proporcjonalna do indukcji magnetycznej pola wytwarzanego przez magnes oraz prędkości ruchu przewodnika wirnika, która to jest zależna od prędkości obrotowej wirnika.

gdzie:

• M – moment obrotowy wytwarzany przez silnik

• B – indukcja magnetyczna wytwarzana przez stojan

• U – napiÄ™cie zasilajÄ…ce wirnik

• R – rezystancja wirnika

• ω – prÄ™dkość kÄ…towa wirnika

• l i r – dÅ‚ugość i promieÅ„ wirnika, staÅ‚e dla danego silnika

• n – liczba przewodów uzwojeÅ„ oddziaÅ‚ywajÄ…ca z polem magnetycznym

Zaobserwowane zjawiska:

Regulację prędkości obrotowej w silniku szeregowym można przeprowadzać przez:

1. zmianÄ™ strumienia magnetycznego,

2. zmianÄ™ rezystancji w obwodzie twornika,

3. zmianę napięcia zasilającego.

Silnik elektryczny prądu stałego zbudowany jest z dwóch magnesów zwróconych do siebie biegunami różnoimiennymi, tak aby pomiędzy nimi znajdowało się pole magnetyczne. Pomiędzy magnesami znajduje się przewodnik w kształcie ramki podłączony do źródła prądu poprzez komutator i ślizgające się po nim szczotki. Przewodnik zawieszony jest na osi, aby mógł się swobodnie obracać.

Budowa i sposób funkcjonowania:

1. stojan z magnesem trwałym;

2. wirnik z uzwojeniem twornika – prostokątna ramka z drutu;

3. szczotki – doprowadzające prąd do uzwojenia twornika;

4. komutator – pierścień ze stykami – wyprowadzenia z ramki (uzwojenia twornika);

5. wyjścia do zasilania.