1. Schemat układu pomiarowego
Oznaczenia maszyn : SA - silnik napędowy prądnicy układu W-L
G - prądnica układu W-L
S - silnik wykonawczy układu W-L
H - prądnica hamująca (model obciążenia)
2. Wyznaczanie charakterystyk prądnicy obcowzbudnej
Do wyznaczania charakterystyk prądnicy obcowzbudnej prądu stałego wykorzystać prądnicę hamującą H układu laboratoryjnego. W czasie pomiarów utrzymywać stałą prędkość napędu prądnicy n = 1000 1/min poprzez regulację napięcia zasilania silnika US (regulacja prądu wzbudzenia prądnicy IfG) lub prądu wzbudzenia silnika IfS.
2.1. Wyznaczanie charakterystyki magnesowania (biegu jałowego) U = f(If)
Dla nieobciążonej prądnicy zmieniać prąd wzbudzenia IfH za pomocą regulatora wzbudzenia R3 i mierzyć napięcie UP na zaciskach prądnicy. Pomiary wykonać przy rosnącym prądzie wzbudzenia IfH od 0 do 0,45A co 0,05A i malejącym IfH dla takich samych wartości. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli według poniższego wzoru. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę magnesowania prądnicy UP = f(IfH).
Lp. |
IfH |
UP |
|
A |
V |
|
|
|
2.2. Wyznaczanie charakterystyki zewnętrznej U = f(Ia)
Charakterystykę zewnętrzną prądnicy wyznacza się przy stałym prądzie wzbudzenia prądnicy IfH oraz stałej prędkości obrotowej n napędu prądnicy. Pomiary rozpocząć od ustawienia wartości znamionowych maszyny
(UP = 150V, IP = 6A), a następnie zmniejszać prąd obciążenia co 1A do 0, mierząc napięcie UP na zaciskach prądnicy. W czasie pomiaru nie regulować prądu wzbudzenia IfH. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli według poniższego wzoru. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę zewnętrzną prądnicy UP = f(IP).
Lp. |
IP |
UP |
|
A |
V |
|
|
|
2.4. Wyznaczanie charakterystyki regulacyjnej If = f(Ia)
Charakterystykę regulacyjną prądnicy wyznacza się przy stałej wartości napięcia prądnicy UP oraz stałej prędkości obrotowej n napędu prądnicy. Pomiary rozpocząć od ustawienia wartości znamionowej napięcia maszyny UP = 150V dla prądu obciążenia IP = 0, a następnie zwiększać prąd obciążenia co 1A do wartości
Ia = 6A, mierząc prąd wzbudzenia If. W czasie pomiarów utrzymywać stałą wartość napięcia U poprzez regulację prądu wzbudzenia IfH rezystorem R3. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli według poniższego wzoru. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę regulacyjną prądnicy IfH = f(IP).
Lp. |
IP |
IfH |
|
A |
A |
|
|
|
3. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych n = f(M) układu Ward-Leonarda
UWAGA! Wielkość momentu M na wale układu oblicza się wykorzystując upraszczające założenie równości strat mocy w silniku wykonawczym układu S i prądnicy hamującej H (ze względu na jednakowe typy i moce maszyn). Pozwala to na obliczeniu mocy na wale silnika jako średniej arytmetycznej mocy
pobranej przez silnik S i mocy oddanej przez prądnicę H do opornika obciążenia R0.
Moc pobrana prze silnik S [W]
Moc oddana przez prądnicę H [W]
Moc na wale silnika S [W]
Moment na wale silnika S [Nm]
gdzie: US - napięcie zasilania silnika S
IS - prąd pobierany przez twornik silnika S
UP - napięcie prądnicy H
IP - prąd obciążenia prądnicy H
n - prędkość obrotowa wału silnika S
3.1. Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej n = f(M) naturalnej
Przy znamionowym napięciu zasilającym silnik US = USN = const, znamionowym prądzie wzbudzenia silnika IfS = IfSN = const, oraz stałym prądzie wzbudzenia prądnicy hamującej IfH = const, obciążać układ rezystancją obciążenia R0 i dla podanych w tabeli prądów obciążenia IP mierzyć prąd pobierany przez silnik IS, napięcie obciążenia UP oraz prędkość obrotową n. Obliczyć moment na wale metodą podaną powyżej. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli zbiorczej.
3.2. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych sztucznych dla obszaru zmiany napięcia silnika
Przy napięciu zasilającym silnik US = US1 = const, znamionowym prądzie wzbudzenia silnika IfS = IfSN = const, oraz stałym prądzie wzbudzenia prądnicy hamującej IfH = const, obciążać układ rezystancją obciążenia R0 i dla podanych w tabeli prądów obciążenia IP mierzyć prąd pobierany przez silnik IS, napięcie obciążenia UP oraz prędkość obrotową n. Obliczyć moment na wale metodą podaną powyżej. Serię pomiarów powtórzyć dla napięcia US = US2 = const (US2 < US1). Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli zbiorczej.
3.3. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych sztucznych dla obszaru zmiany prądu wzbudzenia
Przy napięciu zasilającym silnik US = USN = const, prądzie wzbudzenia silnika IfS = IfS1 = const, oraz stałym prądzie wzbudzenia prądnicy hamującej IfH = const, obciążać układ rezystancją obciążenia R0 i dla podanych w tabeli prądów obciążenia IP mierzyć prąd pobierany przez silnik IS, napięcie obciążenia UP oraz prędkość obrotową n. Obliczyć moment na wale metodą podaną powyżej. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli zbiorczej. Wykreślić charakterystyki mechaniczne z pkt. 3.1, 3.2 i 3.3 (na jednym układzie współrzędnych).
Lp. |
IS |
n |
UP |
IP |
PS |
PP |
P |
M |
Parametry stałe |
|
A |
1/min |
V |
A |
W |
W |
W |
Nm |
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
US = UN = 220V |
3 |
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
IfS = IfSN = 0,4A |
4 |
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
IfH = 0,3A |
5 |
|
|
|
6,0 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
US = US1 = 150V |
3 |
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
IfS = IfSN = 0,4A |
4 |
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
IfH = 0,3A |
5 |
|
|
|
6,0 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
US = US2 = 90V |
3 |
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
IfS = IfSN = 0,4A |
4 |
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
IfH = 0,3A |
5 |
|
|
|
6,0 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
US = UN = 220V |
3 |
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
IfS = IfS1 = 0,3A |
4 |
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
IfH = 0,3A |
5 |
|
|
|
6,0 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
|
4. Przykładowe przebiegi charakterystyk wykonywanych w ćwiczeniu
Charakterystyki prądnicy obcowzbudnej Charakterystyki mechaniczne
prądu stałego układu Ward-Leonarda
Zakład Elektrotechniki i Elektroniki Okrętowej
Wyższa Szkoła Morska Laboratorium Maszyn i Napędów Elektrycznych Strona
w Szczecinie
Układ ward-leonarda 1 / 4