Politechnika Lubelska	Laboratorium Mikromaszyn Elektrycznych
w Lublinie	Ćwiczenie Nr 24
Ćwiczenie wykonali:		Semestr IX	Grupa	Rok akad. 2009/2010
Temat ćwiczenia: Badanie jednofazowego komutatorowego silnika szeregowego prądu przemiennego.			Data wykonania	Ocena

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasadniczych właściwości i charakterystyk jednofazowego komutatorowego silnika szeregowego prądu przemiennego oraz nabycie umiejętności przeprowadzania podstawowych badań.

2. Dane silnika i hamownicy użytych podczas przeprowadzonych pomiarów.

• Jednofazowy komutatorowy silnik szeregowy prądu przemiennego:

Typ SKS-11

P₁=250W

n_N=6000 obr/min

M=0,4 Nm

I_1n=2,15 A

U_n=220 V

P₂=390W

• Tarczowy hamulec elektromagnetyczny:

I_wH=1,12 A

3. Pomiar rezystancji i reaktancji uzwojeń.

Pomiaru rezystancji i reaktancji uzwojeń dokonujemy metoda techniczna z poprawnie mierzonym napięciem przy zasilaniu prądem przemiennym w układzie przedstawionym na Rys. 1.

Rys. 1. Schemat połączeń do pomiaru rezystancji i reaktancji uzwojeń silnika komutatorowego jednofazowego.

Pomiarów w powyższym punkcie będziemy dokonywali poprzez przyłożenie napięcia do zacisków 1D1 oraz 2D2 co spowoduje uruchomienie maszyny. Tak więc podczas pomiarów należy unieruchomić wirnik silnika w celu otrzymania poprawnych wartości pomiarów.

Tabela pomiarowa 1.

U	I	P	Z	X	R	Zsr	Xsr	Rsr
V	A	W	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω
96	1	45	96,00	84,80	45,00	104,83	89,52	54,44
80	0,8	35	100,00	83,72	54,69
62	0,6	20	103,33	87,13	55,56
48	0,4	10	120,00	102,44	62,50

• Przykładowe obliczenia:

3. Pomiar charakterystyk biegu jałowego.

Pomiaru stanu jałowego dokonujemy według schematu przedstawionego na Rys. 1. łącząc zaciski kolejno do zacisków 1D1 oraz 2D2. Pomiarów dokonujemy przy zwolnieniu hamulca elektromagnetycznego.

Tabela pomiarowa 2.

Io	Uo	Po	no	cos(φo)
A	V	W	obr/min	-
0,29	36	5	500	0,48
0,3	40	8	1000	0,67
0,33	42	10	1500	0,72
0,38	49	13	2000	0,70
0,36	50	15	2500	0,83
0,37	54	15	3000	0,75
0,39	60	20	3500	0,85
0,41	68	25	4500	0,90
0,41	68	25	4000	0,90
0,43	74	25	5000	0,79
0,45	80	30	5500	0,83
0,45	84	35	6000	0,93

• Przykładowe obliczenia:

• Charakterystyki otrzymane z powyższych pomiarów:

4. Pomiar charakterystyk zwarcia.

Pomiary podczas próby zwarcia dokonujemy według schematu przedstawionego na Rys. 1. Wartości na miernikach odczytujemy przy zahamowanym wirniku. Dodatkowym parametrem odczytywanym podczas pomiarów jest moment rozruchowy T_l, jego wartość jest bezpośrednio odczytywana w Nm.

Tabela pomiarowa 3.

I	Uk	Pk	Tl	cosφk
A	V	W	Nm	-
0,2	26	5	2	0,96
0,4	42	10	3	0,60
0,6	62	20	6	0,54
0,8	82	35	9	0,53
1	90	50	12	0,56
1,2	106	70	18	0,55
1,4	112	80	24	0,51
1,6	128	115	36	0,56
2	140	130	37	0,46

• Przykładowe obliczenia:

• Charakterystyki otrzymane z powyższych pomiarów:

5. Pomiar charakterystyk obciążenia.

Pomiaru charakterystyk obciążenia dokonujemy według schematu przedstawionego na Rys. 2. Pomiarów dokonujemy przy załączeniu hamulca elektromagnetycznego. Pomiarów w tym punkcie dokonujemy poprzez utrzymywanie stałej wartości napięcia zasilającego badany silnik, a zmieniając wartość prądu wzbudzenia hamulca elektromagnetycznego.

Rys. 1. Schemat połączeń do pomiarów charakterystyk obciążenia.

Tabela pomiarowa 3.

U	I	P	T	n
V	A	W	Nm	obr/min
88	0,45	35	2	6000
124	0,75	80	6	6000
148	1	125	10	6000
160	1,1	150	14	6000
168	1,2	180	16	6000
180	1,4	210	18	6000

• Charakterystyki otrzymane z powyższych pomiarów:

6. Pomiar charakterystyk regulacyjnych.

Pomiaru charakterystyk regulacyjnych dokonujemy według schematu przedstawionego na Rys. 2. Pomiarów dokonujemy przy załączeniu hamulca elektromagnetycznego oraz nastawiając stały moment obciążenia i utrzymywanie go na stałym poziomie. Na podstawie otrzymanych pomiarów kreślimy charakterystykę regulacyjna silnika jednofazowego prądu przemiennego: n=f(U).

Tabela pomiarowa 4.

P	I	U	n	T
W	A	V	obr/min	Nm
85	0,9	120	4050	10
115	0,9	140	5610	10
125	0,9	148	6280	10
50	0,66	92	3650	5
75	0,66	120	5960	5

• Charakterystyki otrzymane z powyższych pomiarów:

Na powyższych charakterystykach regulacyjnych uwzględniona została mała liczba otrzymanych punktów pomiarowych. Spowodowane jest to jednak trudnością z utrzymania odpowiedniej wartości prądu wzbudzenia, hamownicy, który w naszym przypadku wynosi 1,12A przy jednoczesnym utrzymaniu stałej wartości momentu obciążenia.

Wnioski:

Podczas ćwiczenia wykonaliśmy szereg prób dla badanego silnika jednofazowego prądu przemiennego. Silnik użyty podczas pomiarów należy do seryjnie produkowanych maszyn stosowanych w licznych urządzeniach domowych.

• Pomiar charakterystyk biegu jałowego:

Charakterystyka P₀=f(U) ma skomplikowana postać, gdyż dla małych wartości napięcia przybiera ona postać paraboli. Wraz ze wzrostem napięcia charakterystyka staje się linia prosta. Charakterystyka prądu jałowego od napięcia jest linia prosta o małym kacie nachylenia. Wraz ze wzrostem wartości napięcia wartość prądu wzrasta w niewielkim zakresie. Współczynnik mocy w stanie jałowym cosφ₀=f(U) wraz ze wzrostem napięcia zasilania w początkowym momencie rośnie znacznie gdyż składowa bierna prądu przewyższa składową czynna. W miarę nasycenia się obwodu magnetycznego przyrosty obu składowych prądu sa ze sobą w przybliżeniu takie same. Charakterystyka n₀=f(U) w początkowym etapie wraz ze wzrostem napięcia rośnie szybciej, niejako parabolicznie, później natomiast wzrost jest już prostoliniowy.

• Pomiar charakterystyk zwarcia:

Charakterystyka T_l=f(I) w początkowym zakresie zmian prądu ma kształt paraboli. Dla większych wartości prądów obwód magnetyczny maszyny wchodzi w stan nasycenia i charakterystyka przechodzi w linie prosta. Na straty mocy w stanie zwarcia składają się straty transformacyjne w żelazie, straty w zwojach zwartych przez szczotki oraz straty obciążeniowe na rezystancjach obwodu silnika. Wraz ze wzrostem prądu silniej narastają straty w żelazie, co wyjaśnia kształt charakterystyki P_K=(I).

• Pomiar charakterystyk obciążenia:

Charakterystyka prędkości dla próby obciążenia ma kształt zbliżony do hiperboli. Moc na wale silnika początkowo narasta prostoliniowo, az do ustalenia pewnej wartości prądu, po którym wzrost ten jest już nieznaczny.

• Pomiar charakterystyk regulacyjnych:

Podczas przeprowadzanie tego punktu pomiarów napotkaliśmy problem związany z utrzymaniem maksymalnego dopuszczalnego prądu wzbudzenia ramownicy, co wyjaśnia małą liczbę punktów wyznaczonych na charakterystyce regulacyjnej. Nie mniej jednak da się z nich odczytać, ze dala tego napięcia zasilania im większy moment, tym mniejsza jest prędkość.

1

---