LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH

SPRAWOZDANIE

z ćwiczenia nr 12

I.Schemat układu pomiarowego.

II.Przebieg i wyniki pomiarów.

1.Pomiar charakterystyki mechanicznej.

Pomiarów dokonywaliśmy przy stałym napięciu zasilającym równym napięciu znamionowemu ( U=U_n=220V)

oraz przy stałej rezystancji obwodu wzbudzenia. Nastawiliśmy obciążenie znamionowe a następnie

zmnjszaliśmy je odczytując kolejne punkty charakterystyki.

Tabela wyników pomiarów.

Lp.	U	It	n	If	G	l	M
	V	A	obr/min	A	N	m	Nm
1	220	10,40	1420	0,4	165	0,065	10,75
2	220	8,50	1430	0,4	149	0,065	9,68
3	220	8,60	1450	0,4	140	0,065	9,10
4	220	7,20	1460	0,4	110	0,065	7,15
5	220	5,50	1460	0,4	80	0,065	5,20
6	220	4,10	1470	0,4	53	0,065	3,45
7	220	2,60	1500	0,4	24	0,065	1,56
8	220	1,16	1520	0,4	0	0,065	0
9	220	0,74	1545	0,4	0	0,065	0

Z pomiarów charakterystyki mechanicznej wyznaczyliśmy znamionowy moment maszyny, który wynosi

9,1Nm.

Przykładowe obliczenia dla pozycji trzeciej.

Moment obciążający( znamionowy ): M = G*l = 140N * 0,065m = 9,1Nm

2.Pomiar charakterystyki prędkości obrotowej.

Przed dokonaniem pomiarów nastawiliśmy napięcie znamionowe ( U_n=220V) a następnie obciążyliśmy

maszynę tak, aby prąd twornika I_t osiągnął wartość znamionową. Odczytu punktów charakterystyki

dokonaliśmy regulując prąd wzbudzenia I_f od wartości maksymalnej do takiej, gdy prędkość obrotowa osiągnie

wartość 1,2n_n(1740 obr/min).

Tabela wyników pomiarów.

Lp.	U	It	If	n	G	M
	V	A	A	obr/min	N	Nm
1	220	8,7	0,400	1440	140	9,10
2	220	8,7	0,350	1525	130	8,45
3	220	8,7	0,345	1550	130	8,45
4	220	8,7	0,320	1600	125	8,12
5	220	8,7	0,300	1650	118	7,67
6	220	8,7	0,280	1700	114	7,41
7	220	8,7	0,265	1750	110	7,15

l=0,065m

Przykładowe obliczenia dla pozycji drugiej.

Moment obciążający: M = G*l = 130N * 0,065m = 8,45Nm

3.Pomiar charakterystyki regulacji.

Pomiary przeprowadziliśmy przy stałym napięciu zasilania (U=U_n=220V) oraz przy znamionowej prędkości

obrotowej. Obserwacje rozpoczęliśmy od znamionowego biegu jałowego ( M.=0, U=U_n, n=n_n) a następnie

stopniowo zwiększaliśmy obciążenie mierząc kolejne punkty charakterystyki. Przy czym prąd twornika I_t nie

mógł przekroczyć wartości 1,25I_tn(10,875A).

Tabela wyników pomiarów.

Lp.	U	It	If	n	G	M
	V	A	A	obr/min	N	Nm
1	220	0,7	0,400	1450	0	0
2	220	3,6	0,415	1450	44	2,86
3	220	4,5	0,410	1450	61	3,96
4	220	6,6	0,400	1450	100	6,50
5	220	7,4	0,400	1450	115	7,47
6	220	9,2	0,390	1450	146	9,49
7	220	11,0	0,380	1450	170	11,05

l=0,065m

Przykładowe obliczenia dla pozycji czwartej:

Moment obciążający: M = G*l = 100N * 0,065m = 6,5Nm

4.Pomiar charakterystyki momentu rozruchowego.

Pomiarów dokonaliśmy przy znamionowym prądzie wzbudzenia I_f (0,4A) oraz przy połowie tej wartości.

Odczytów dokonywaliśmy do momentu przy którym prąd twornika przekroczył wartość 1,25I_tn.

Tabela wyników pomiarów( dla znamionowej wartości I_f ).

Lp.	It	If	It/In	l	G	Mr	Mr/Mn
	A	A	-	m	N	Nm	-
1	6,00	0,4	0,68	0,065	101	6,56	0,72
2	6,60	0,4	0,75	0,065	116	7,54	0,82
3	7,15	0,4	0,82	0,065	124	8,06	0,88
4	7,60	0,4	0,87	0,065	134	8,71	0,95
5	8,40	0,4	0,96	0,065	154	10,01	1,10
6	9,60	0,4	1,10	0,065	172	11,18	1,22
7	10,60	0,4	1,21	0,065	180	11,70	1,28

Znamionowy moment obciążający wyznaczony z charakterystyki mechanicznej: M._n=9,1 Nm

Przykładowe obliczenia dla pozycji trzeciej:

Moment rozruchowy: M._r = G*l = 124N*0,065m =8,06Nm

Stosunek prądu twornika do prądu znamionowego:

Stosunek momentu rozruchowego do momentu znamionowego:

Tabela wyników pomiarów( dla połowy wartości I_f ).

Lp.	It	If	It/In	l	G	Mr	Mr/Mn
	A	A	-	m	N	Nm	-
1	6,00	0,2	0,68	0,065	72	4,68	0,51
2	6,75	0,2	0,77	0,065	80	5,20	0,57
3	7,40	0,2	0,85	0,065	92	5,98	0,65
4	8,40	0,2	0,96	0,065	102	6,63	0,72
5	9,60	0,2	1,10	0,065	120	7,80	0,85
6	10,80	0,2	1,24	0,065	128	8,32	0,91

Przykładowe obliczenia dla pozycji trzeciej:

Moment rozruchowy: M._r = G*l = 92N*0,065m =5,98Nm

Stosunek prądu twornika do prądu znamionowego:

Stosunek momentu rozruchowego do momentu znamionowego:

5.Wyznaczanie charakterystyk roboczych.

Charakterystyki te wyznaczyliśmy na podstawie wyników pomiarów charakterystyki mechanicznej oraz

dodatkowych obliczeń.

Lp.	U	It	If	I	n	M	P1	P2	η
	V	A	A	A	obr/s	Nm	W	W	%
1	220	10,40	0,4	10,80	23,6	10,75	2376	1594	67
2	220	8,50	0,4	8,90	23,8	9,68	1958	1448	73
3	220	8,60	0,4	9,00	24,1	9,10	1980	1378	69
4	220	7,20	0,4	7,60	24,3	7,15	1672	1092	65
5	220	5,50	0,4	5,90	24,3	5,20	1298	794	61
6	220	4,10	0,4	4,50	24,5	3,45	990	531	53
7	220	2,60	0,4	3,00	25,0	1,56	660	245	37
8	220	1,16	0,4	1,56	25,3	0	343	0	0
9	220	0,74	0,4	1,14	25,8	0	250	0	0

Przykładowe obliczenia dla pozycji pierwszej:

Prąd pobierany z sieci: I = I_t + I_f = 10,4 + 0,4 = 10,8 A

Pobierana moc: P₁ = U*I = 220 * 10,8 = 2376W

Moc na wale silnika: P₂ = 2*Π*n*M = 2 * 3,14 * 23,6 * 10,75 = 1594W

Sprawność: η =
*100 =

III.Wnioski i spostrzeżenia.

1.Wpływ twornika w maszynie nie był na tyle duży, aby spowodować odchylenie charakterystyki. Nie

wykazuje ona tendencji do wzrostu prędkości obrotowej przy jednoczesnym wzroście wartości prądu, czyli

silnik pracuje stabilnie i nie ma zaburzeń mogących spowodować jego zatrzymanie po zmniejszeniu

prędkości lub rozbieganie się po zwiększeniu prędkości. Nie ma więc konieczności stosowania dozwojenia

szeregowego w obwodzie twornika zapobiegającemu tym niekorzystnym zjawiskom. Charakterystyka opada

nieznacznie wraz ze zwiększaniem obciążenia, czyli jest niezależna od prędkości obrotowej.

2.Wraz ze zmniejszaniem wartości prądu wzbudzenia uzyskaliśmy zmianę prędkości obrotowej silnika.

Można więc w ten sposób regulować prędkość obrotową maszyny przekraczając jej znamionową wartość.

Ograniczeniem zakresu tego sposobu regulacji jest sama konstrukcja maszyny, gdzie wartością graniczną

prędkości obrotowej jest wartość 1,2 prędkości znamionowej. Przebieg tej charakterystyki ma kształt

tylko zbliżony do hiperboli ze względu na nieliniowość charakterystyki magnesowania.

3.Przebieg charakterystyki regulacji jak i wyniki pomiarów pokazują jej wznoszący charakter. Wskazuje to na

silną reakcję twornika w badanej maszynie ewentualnie na dozwojenie włączone przeciwnie. Jest to o tyle

zaskakujące, ponieważ typowa dla silników bocznikowych charakterystyka ma przebieg opadający.

Charakterystyka ta informuje nas jak należy zmieniać prąd wzbudzenia, aby podczas zmiany obciążenia

silnika utrzymać stałą prędkość obrotową.

4.Przy zwiększaniu prądu twornika wzrasta moment rozruchowy maszyny. Zarówno charakterystyka

zmierzona dla znamionowej wartości prądu wzbudzenia jak i dla połowy tej wartości mają zbliżony kształt

który jest typowym przebiegiem momentu rozruchowego.

5.Wyznaczona przez nas sprawność badanego silnika wynosi 69%, natomiast wyznaczona prędkość obrotowa

ma wartość 1446 obr/min. Wynika z tego, że prędkość którą mogliśmy odczytać dzięki charakterystykom

roboczym jest zbliżona do wartości podanej przez producenta silnika.

1

---