POLITECHNIKA LUBELSKA

LABORATORIUM NAPĘDU

ELEKTRYCZNEGO

TEMAT: Pomiary charakterystyk mechanicznych bocznikowego silnika prądu stałego (ćw.7)

Grupa : ED 6.2 : Data wykonania:

Wołoszyn Sławomir 13.02.97

Widz Krzysztof Ocena:

Stachowicz Marek

Wojtkowski Wojciech

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki naturalnej i sztucznej przy pracy silnikowej oraz wyznaczenie charakterystyk hamowania dynamicznego i hamowania przeciwprądem .

2.Badania laboratoryjne:

Badany silnik S sprzęgnięty jest z maszyną obcowzbudną H , pełniącą rolę hamownicy lub silnika napędowego.

Moment mechaniczny M_m na wale badanego silnika S określa się , poprzez wyznaczenie mocy P_m na wale tego silnika i przez pomiar prędkości obrotowej ω wału: M_m=.

Jeśli maszyna H pracuje jako prądnica , to moc na wale:

P_m=U_tI_t+ΔP₀+ΔP_obc

Jeśli natomiast maszyna H pracuje jako silnik , to moc na wale:

P_m=U_tI_t-ΔP_o-ΔP_obc

gdzie:

ΔP_o-straty jałowe maszyny H

ΔP_obc=I_t²R_t-straty obciążeniowe maszyny H

3.Wyznaczenie charakterystyki naturalnej:

Należy połączyć układ według schematu:

Użyte przyrządy:

silnik badany ( dane znamionowe : 1,1KW ; 220V ; 6,7A ; C ; ω=1450[obr/min.] )

H-maszyna obcowzbudna ( prądnica: 1,2KW ; 220V ; 5,2A ; wzb.:220V ;0,37A )

Wzbudzenie bocznikowe: 220V ; 0,45A

Charakterystykę naturalną otrzymuje się przy zasilaniu twornika napięciem znamionowym U_n , przy wzbudzaniu maszyny strumieniem znamionowym Φ_n i przy braku w obwodzie twornika elementów regulacyjnych (R_d=0).

Pomiary charakterystyki naturalnej przeprowadza się , obciążając badany silnik w zakresie od biegu jałowego do prądu twornika 1,25 I_n.

Wyniki zebrane są w poniższej tabeli:

U [V]	IT [A]	UTH [V]	UH [V]	IH [A]	UT [V]
225	1,2	155	300	0	225
225	1,7	155	300	0,3	225
225	3,35	155	295	1,5	225
225	5,05	155	280	2,95	225
225	6,7	145	265	3,8	225
225	7,5	145	260	4,35	225

Do wyznaczenia ch-ki naturalnej wystarczy znać dwa punkty (liniowa charakterystyka):

Obliczenia:

I_T=1,2 [A] ; I_H=0 ; ω=1500 [obr/min.] ; ΔP₀=105[W]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=375 [W] ; M_m=2,38 [Nm]

I_T=6,7 [A] ; I_H=3,8 [A] ; ω=1320 [obr/min.] ; ΔP₀=87 [W] ; R_T=4,72 [Ω]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=1806 [W] ; M_m=13,06 [Nm]

Charakterystyka naturalna ω=f(I_T) przedstawiona jest na poniższym wykresie:

Charakterystyki sztuczne przy pracy z dodatkową rezystancją w obwodzie twornika :

Pomiary przeprowadza się według schematu powyżej.W szereg z uzwojeniem twornika należy włączyć rezystancją dodatkową R_d.

Wyniki zebrane są w poniższej tabeli:

U [V]	IT [A]	UT [V]	UTH [V]	UH [V]	IH [A]	Rd
225	1,1	215	150	300	0
225	1,7	210	145	285	0,4	30
225	3,7	205	128	255	2,1
225	4,3	175	125	235	2,25

U [V]	IT [A]	UT [V]	UTH [V]	UH [V]	IH [A]	Rd
225	1,0	210	145	290	0
225	1,7	200	135	270	0,4	60
225	2,5	190	130	235	1,3
225	3,0	180	120	225	1,4

Do wyznaczenia ch-ki sztucznej wystarczy znać dwa punkty (liniowa charakterystyka): R_d=30[Ω]

Obliczenia: R_d=30[Ω]

I_T=1,1 [A] ; I_H=0 ; ω=1500 [obr/min.] ; ΔP₀=105[W]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=341 [W] ; M_m=2,17 [Nm]

I_T=3,7 [A] ; I_H=2,1 [A] ; ω=650 [obr/min.] ; ΔP₀=35 [W] ; R_T=4,77 [Ω]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=858,8 [W] ; M_m=12,61 [Nm]

Obliczenia: R_d=60[Ω]

I_T=1,1 [A] ; I_H=0 ; ω=1500 [obr/min.] ; ΔP₀=105[W]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=315 [W] ; M_m=2,01 [Nm]

I_T=2,5 [A] ; I_H=1,3 [A] ; ω=450 [obr/min.] ; ΔP₀=23 [W] ; R_T=4,85 [Ω]

P_m=U_TI_T+ ΔP₀+ΔP_0bc=528,3 [W] ; M_m=11,21 [Nm]

Charakterystyki sztuczne ω=f(I_T) przedstawione są na poniższym wykresie:

5.Charakterystyki hamowania dynamicznego:

Układ należy połączyć według schematu:

Maszyna H pełni tu rolę silnika napędowego , a badany silnik S - maszyny obcowzbudnej , obciążonej rezystancją R_d

Pomiary charakterystyki ω=f(I_t) należy wykonać zaczynając od wartości ω=0 i utrzymując stałą wartość rezystancji R_d.

Wyniki pomiarów i obliczeń zebrane są w poniższej tabeli:

U [V]	IT [A]	UT [V]	UTH [V]	UH [V]	IH [A]	Rd
225	1,0	35	25	60	1,1
225	2,0	60	45	105	1,85	30
225	3,4	105	70	165	2,9
225	3,9	120	105	205	3,3

U [V]	IT [A]	UT [V]	UTH [V]	UH [V]	IH [A]	Rd
225	1,0	45	35	80	1,2
225	1,5	70	50	115	1,55	60
225	2,1	110	75	180	1,9
225	2,7	130	95	210	2,45

Do wyznaczenia ch-ki hamowania dynamicznego wystarczy znać dwa punkty (liniowa charakterystyka): R_d=30[Ω]

Obliczenia: R_d=30[Ω] np.

punkt (0,0)- prosta przechodzi przez początek układu współrzędnych.

b) I_T=3,4 [A] ; I_H=3,4 [A] ; ω=750 [obr/min.]

Obliczenia: R_d=60[Ω] np.

a) punkt (0,0)- prosta przechodzi przez początek układu współrzędnych.

b) I_T=2,1 [A] ; I_H=2,3 [A] ; ω=900 [obr/min.]

Charakterystyki hamowania przeciwwłączeniem.

Pomiary wykonuje się według układu poniżej:

Maszyna H pełni tu rolę silnika wymuszającego kierunek wirowania przeciwny do tego , jaki miałby miejsce przy pracy silnikowej maszyny S.

Po włączeniu badanej maszyny S należy włączyć wzbudzenie maszyny H. Spowoduje to zmniejszanie się prędkości kątowej maszyny S , pracującej jako silnik. Przy dalszym zmniejszaniu rezystancji opornika wodnego R_dh nastąpi zmniejszanie prędkości aż do zatrzymania , po czym nastąpi zmiana kierunku wirowania .

Wyniki pomiarów i obliczeń zebrane są w poniższej tabeli:

U [V]	IT [A]	UT [V]	UH [V]	IH [A]	ω [obr/m.]	Rd
220	3,5	-10	-15	3,1	-
220	5,5	-113	-190	4,9	-770	60
220	6,4	20	20	4,0	-
220	6,7	20	45	6,7	-100	30

Do wyznaczenia ch-ki hamowania przeciwwłączeniem wystarczy znać dwa punkty (liniowa charakterystyka): R_d=30[Ω]

Obliczenia: R_d=30[Ω] np.

a) I_T=6,4 [A] ; I_H=4,0 [A] ; ω=0

I_T=6,7[A] ; I_H=6,7 [A] ; ω=-100 [obr/m.]

Obliczenia: R_d=60 [Ω] np.

I_T=3,5 [A] ; I_H=3,1 [A] ; ω=0

I_T=5,5[A] ; I_H=4,9 [A] ; ω=-770 [obr/m.]

Wnioski:

Przy rozpatrywaniu charakterystyk mechanicznych silnika rozróżnia się charakterystykę naturalną i charakterystykę sztuczną . Charakterystyka naturalna występuje przy znamionowych parametrach źródła zasilania ,przy normalnym włączaniu i bez dodatkowych elementów w obwodach elektrycznych . Wszystkie inne charakterystyki mechaniczne określa się jako charakterystyki sztuczne . Tworzenie charakterystyk sztucznych jest nazywane formowaniem charakterystyki naturalnej. Charakterystykę sztuczną można uzyskać zmieniając rezystancję obwodu twornika R, przy stałym strumieniu i napięciu zasilania .Charakterystyki te różnią się od charakterystyk idealnych ze względu na błędy wynikające z pomiarów oraz niedokładności przyrządów pomiarowych , lecz kształt krzywych jest zachowany. Podobnie jest z charakterystykami hamowania.

---