Laboratorium Maszyn Elektrycznych KME AGH
Ćwiczenie
Wydział:
Imię i Nazwisko
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

1.Cel ćwiczenia

Przedmiotem badań laboratoryjnych były silniki prądu stałego: silnik obcowzbudny i silnik szeregowy. Dokonaliśmy szeregu pomiarów :

- biegu jałowego silnika obcowzbudnego – w celu rozdzielenia strat w żelazie i strat mechanicznych

- wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika obcowzbudnego n = n(It)

- wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika szeregowego n = n (T)

- wyznaczanie charakterystyki rozruchowej T = T(It)

Celem przeprowadzonych doświadczeń było zapoznanie się z budową, zasadą działania i własnościami ruchowymi danych silników wraz z ich charakterystykami mechanicznymi i rozruchowymi.

2.Schemat pomiarowy, wzory, dane parametrowe silników

Tabela nr 1. Dane parametrowe badanych w laboratorium silników.
Typ
Un (V)
In (A)
Pn (W)
N (obr/min)

Moment:

T = M_afmI_fI_t

Prędkość kątowa:

$$\omega = \frac{U_{t} - R_{t}I_{t}}{M_{\text{afm}}I_{f}}$$

U_t – napięcie zasilania

R_t – rezystancja uzwojenia twornika skonfigurowana położeniem pary szczotek, powiększona o rezystancję biegunów komutacyjnych i szczotek widziana od strony zacisków maszyny

I_f – prąd wzbudzenia

I_t – prąd twornika

M_afm – największa wartość indukcyjności wzajemnej uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia twornika, skonfigurowanego położeniem pary szczotek

3. Przebieg ćwiczenia

Próba biegu jałowego.

Straty mechaniczne w maszynie zależą od prędkości obrotowej, dlatego też do ich oddzielenia od strat w żelazie służy pomiar mocy pobranej przez maszynę w stanie jałowym w funkcji napięcia twornika przy stałej prędkości wirowania.

Straty mechaniczne badanego silnika stanowią 1/3 strat całego zespołu. Moc pobierana przez silnik podczas biegu jałowego wynosi P₀=U_t*I_t i zawiera także straty w miedzi twornika. Tak więc suma strat w żelazie i mechanicznych to P₀ –I_t2* R_t, gdzie rezystancja obwodu twornika R_t = 0.73 Ω.

Tabela wyników:

U_1	I_1	P_1
76,4670307	2,82837694	0,21627759
102,419718	2,64293504	0,27068866
125,739753	2,29864593	0,28903117
151,268517	1,98661299	0,300512
177,306256	1,92736688	0,34173421
203,51854	1,76845014	0,35991239

Następnie wyliczyliśmy moc pobraną przez silnik ze stanu jałowego korzystając ze wzoru:

P₀ = U_t I_t

Oraz sumę strat w żelazie i mechanicznych:

ΔP= P₀- I_t²R_t, gdzie, R_t=0,73 Ω

U_1	I_1	P_1	P_0	Suma strat w żelazie i mechanicznych [W]	Straty mechaniczne [W]
76,4670307	2,82837694	0,21627759	216,277587	210,437794	72,0925289
102,419718	2,64293504	0,27068866	270,688663	265,589535	90,2295542
125,739753	2,29864593	0,28903117	289,031171	285,174016	96,3437236
151,268517	1,98661299	0,300512	300,512001	297,63096	100,170667
177,306256	1,92736688	0,34173421	341,734205	339,022443	113,911402
203,51854	1,76845014	0,35991239	359,91239	357,629377	119,970797

Rozdziału strat dokonujemy w sposób przedstawiony schematycznie na poniższym rysunku,

wykorzystując dane i obliczenia z poprzedniej tabeli.

Straty mechaniczne dla silnika obcowzbudnego wynoszą:

ΔPm = 1/3 * 211,94 = 70,64 W

Straty w żelazie dla napięcia np.U=203,5V

ΔP= 357,6W

Stąd: ΔP_Fe=357,6W-70,64W=286.96W

Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika obcowzbudnego n=n(I_t)

Pomiary charakterystyk mechanicznych wykonuje się podobnie jak pomiary w stanie jałowym. Jedyną różnicą jest wybór innych parametrów wyjściowych: prędkości obrotowej n_t w funkcji prądu twornika I₁. Pomiarów dokonano dla czterech przypadków:

1) Ut=180V , If =0,65A ,R=0

I1	nt
2,99548399	1307,49896
3,57285636	1303,17779
4,59953156	1296,86287
5,94878317	1288,66788
8,55022507	1274,33008
11,7125416	1259,11583
15,9759817	1243,51479

2) Ut=180V , If =0,65A ,R>0

I_1	n_t
2,48651052	1258,16668
3,0142763	1242,40594
3,90351693	1217,43443
5,20537969	1175,95185
6,8711473	1127,96901
9,47152425	1052,13045
12,3736615	955,698648

3) Ut=180V , If =0,6A ,R=0

I_1	n_t
2,64099543	1363,3471
3,28907228	1359,7493
4,30210064	1352,77419
5,76879048	1344,20642
8,27333211	1331,23419
11,6194876	1312,73359
14,2534199	1303,33272
17,3435096	1296,89777

4) Ut=150V , If =0,65A ,R=0

I_1	n_t
2,38569442	1115,4822
2,71129003	1113,65316
3,23751144	1110,56986
4,08934675	1105,0518
5,23090942	1099,08006
7,57271363	1086,0412
10,5197328	1069,79055
13,8491382	1054,952

Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika szeregowego n=n(It).

Dane znamionowe:

Un=220 V

In=28,8 A

Pn=5,5 kW

n=1500 obr/min

Silnik szeregowy nie może zostać uruchomiony bez obciążenia, dlatego też rezystancje obciążenia włączyliśmy w obwód twornika prądnicy obcowzbudnej. Napięcie zasilające silnik szeregowy z prostownika sterowanego sprowadziliśmy do zera, a przełącznik W3 ustawiliśmy w pozycję „szeregowy”. Następnie dokonaliśmy rozruchu napięciowego silnika.

1. Rozruch napięciowy:

2. Charakterystyki mechaniczne dla trzech przypadków:

1. U_t=150V, R=0

T(Nm)	n
82,6143109	1997,23266
82,9612718	1988,87983
87,0124871	1896,27955
91,756694	1798,23392
98,6112208	1673,23758
110,900969	1487,81388
125,065	1319,31396

1. U_t=150V, R>0

T(Nm)	n
90,5759602	1821,67542
93,6954231	1761,02519
96,1436809	1716,18143
103,734027	1590,60634
116,87107	1411,81218
129,609005	1273,05969
144,901709	1138,70293

1. U_t=120V, R=0

T(Nm)	n
90,3044887	1827,1517
90,8017342	1817,14591
95,7122252	1723,91771
101,598739	1624,0359
108,853111	1515,80417
117,680078	1402,10648
132,775443	1242,69968

Charakterystyki mechaniczne silnika szeregowego