Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie			Szybowski Marcin Łaz Michał Susuł Piotr Koksa Paweł Babiarz Dariusz Szantyka Wojciech Gawęcki Piotr
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Ćwiczenie: P5	Temat: Silnik szeregowy prądu stałego
Data wykonania:			Data oddania:	Ocena:

1.Dane znamionowe silnika:

silnik szeregowy

IN =15/21 [A]

UN =220/340 [V]

PN =2.7-6.2 [kW]

n =1500-1900[obr/min]

Schemat układu ćwiczeniowego:

2.Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych:

Tabele pomiarów:

N	I	U	It	ω [rd/s]	ΔPCu	ΔPFe	ΔPmech	Pmech	Ph	T
[obr/min]	[A]	[V]	[A]			[W]	[W]	[W]	[W]	[W]	[Nm]
1870	1,5	19	6,3	195,79	3,037	0,044	456,7	545,3	85,5	2,78
1750	2,8	37	7	183,22	10,58	2,21	406,87	730,4	310,8	3,98
1600	3,6	47	8	167,52	17,49	6,04	348,4	879,6	507,6	5,25
1450	4,3	56	9	151,81	24,96	11,03	294,49	1052,8	722,4	6,93
1250	5	64	10,5	130,87	33,75	18,38	229,37	1241,5	960	9,48
1150	5,5	70	11,6	120,40	40,83	23,3	199,75	1418,8	1155	11,78
1025	6,2	79	13,5	107,31	51,89	30,83	165,48	1717,6	1469,4	16
900	6,8	86	16	94,23	62,42	38,46	134,28	1989,5	1754,4	21,11
800	7,3	92	19	83,76	71,94	45,34	111,52	2243,6	2014,8	26,78
700	7,7	97	22	73,29	80,04	52,2	90,72	2463,6	2240,7	33,61
600	8,1	102	26	62,82	88,57	59,52	71,88	2698,5	2478,6	42,95
575	8,1	103	27,5	60,20	88,57	61,26	67,47	2720,2	2502,9	45,18
U=100 [V]
1375	1,3	17	5,5	143,97	2,28	3,73	269,15	341,47	66,3	2,37
1250	2,4	31	6,4	130,89	7,77	8,62	229,37	468,98	223,2	3,58
1170	2,7	35	6,5	122,51	9,84	11,01	205,52	509,87	283,5	4,16
1000	3,5	46	8,5	104,71	16,53	18,05	159	676,58	483	6,46
825	4,2	54	10,5	86,38	23,81	25,46	117,02	846,70	680,4	9,80
700	4,7	60	12,5	73,29	29,82	31,69	90,72	998,23	846	13,62
600	5,4	68	15,5	62,82	39,36	39,05	71,88	1251,90	1101,6	19,93
550	5,7	72	18	57,59	43,86	43,01	63,195	1381,27	1231,2	23,98
500	6,1	78	20,5	52,35	50,23	48,44	55	1581,07	1427,4	30,20
460	6,4	80	23,5	48,16	55,29	51,13	48,79	1691,22	1536	35,12
U=140 [V], dodatkowa rezystancja 2,5 [Ω]
1650	1,4	19	6	172,77	2,64	1,88	367,45	451,78	79,8	2,61
1580	2,1	28	6,5	165,44	5,95	3,70	341,02	527,08	176,4	3,18
1450	2,8	37	7	151,83	10,58	7,10	294,49	622,98	310,8	4,10
1300	3,3	44	7,5	136,12	14,70	11,43	244,92	706,65	435,6	5,19
1150	3,9	51	8,7	120,41	20,53	16,71	199,75	833,70	596,7	6,92
1000	4,3	56	9,8	104,71	24,96	22,12	159	928,48	722,4	8,86
950	4,6	60	11	99,47	28,56	25,09	146,39	1028,03	828	10,33
800	4,8	62	12	83,76	31,10	30,05	111,52	1065,47	892,8	12,71
725	5,1	65	13,3	75,91	35,11	33,70	95,7	1159,05	994,5	15,26
610	5,4	69	15,5	63,87	39,3	39,34	73,67	1270,18	1117,8	19,88
500	5,7	72	18,9	52,35	43,86	44,59	55	1374,66	1231,2	26,25
425	5,8	74	20,5	44,50	45,41	48,32	43,62	1424,96	1287,6	32,019

Obliczenia wykonano wg. wzorów:

P_mech = P_h + ΔP_Cu +ΔP_Fe + ΔP_mech

P_mech - moc mechaniczna silnika,

gdzie:

P_h = 3*U*I - moc oddawana przez prądnice

ΔP_Cu = 3*R*I² - straty w uzwojeniu stojana prądnicy

R- rezystancja fazy generatora (R=0,45)

ΔP_Fe = (8200 - 4,4n + 2,7U)*U*10^-4 - straty w rdzeniu prądnicy

ΔP_mech = (6100 + 9,8n)*n*10^-5 - straty mechaniczne w prądnicy

T - moment

ω - prędkość obrotowa

3. Wyznaczanie charakterystyki momentu rozruchowego.

Tabela pomiarów:

It	3	6	7,5	9	12	15	18	20
Utens	400	800	285	795	580	720	500	595
Tr	1,05	2,1	7,1	9,9	14,5	18	25	29,7

Wyznaczenie teoretyczne charakterystyki rozruchowej:

Do wyznaczenia współczynnika proporcjonalności M_st wykorzystaliśmy jeden z punktów charakterystyki momentu rozruchowego (T = 18 Nm I_r = 15 A).

Następnie korzystając z zależności:

gdzie:

R_t = 1,05 Ω

M_st = 0,08

Charakterystyki mechaniczne:

Charakterystyka _­ M_t^s=f(I_t)

T [Nm]	It [A]	Mts
2,78	6,3	0,070
3,98	7	0,081
5,25	8	0,082
6,93	9	0,085
9,48	10,5	0,085
11,78	11,6	0,087
16	13,5	0,087
21,11	16	0,082

Charakterystyka momentu rozruchowego:

Wnioski: (Głupawe) i złe :)))))))

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było badanie silnika szeregowego prądu stałego, a w szczególności wyznaczenia jego charakterystyk mechanicznych ω = f(T) oraz charakterystyki momentu rozruchowego T_r = f(I).

Badany silnik prądu stałego był obciążony prądnicą synchroniczną dzięki czemu mogliśmy wyznaczyć moment na wale silnika. Silnik zasilany był z prądnicy bocznikowej prądy stałego napędzanej silnikiem asynchronicznym trójfazowym. Celem zabezpieczenia silnika badanego przed rozbieganiem zastosowano w układzie zasilania silnika oraz wzbudzenia prądnicy synchronicznej specjalny układ, składający się ze styczników, który uniemożliwiał załączenie silnika szeregowego bez obciążenia na wale. Wzbudzenie prądnicy synchronicznej realizowane było za pomocą prostownika, który umożliwiał regulację napięcia wzbudzenia. Do pomiaru prędkości obrotowej wykorzystaliśmy prądnicę tachometryczną. Pomiar momentu rozruchowego odbył się przy zahamowanym silniku za pomocą dźwigni podającej moment na belkę tensometryczną. Sygnał z tensometrów przekazywany był na wzmacniacz, a następnie na woltomierz.

Z otrzymanych charakterystyk wynikają następujące spostrzeżenia:

• zmniejszenie napięcia zasilającego powoduje obniżenie momentu jakim możemy obciążyć silnik oraz zmniejszenie prądu twornika w całym zakresie prędkości,

• załączenie rezystancji dodatkowej powoduje zmniejszenie momentu na wale przy małych prędkościach obrotowych oraz zmniejszenie prądu twornika przy małych prędkościach,

Charakterystyki teoretyczne są zbliżone do odpowiadających im charakterystyk otrzymanych z pomiarów.

Charakterystyka momentu rozruchowego otrzymana z pomiarów potwierdza, że moment w silniku szeregowym prądu stałego zależy od kwadratu prądu, ponieważ początkowa część charakterystyki jest częścią paraboli. Dla większych momentów przechodzi w prostą z powodu nasycenia to znaczy ze zmianą prądu zachodzą małe zmiany strumienia.

---