Program badań
Pomiary charakterystyk statycznych ω = f(Me) w układzie napędowym z silnikiem obcowzbudnym dla:
U = Un; φ = φn; Rd = 0; (charakterystyka naturalna)
U = Un; φ = φn; Rd = par;
U = par; φ = φn; Rd = 0;
U = Un; φ = par; Rd = 0.
Schemat pomiarowy
Rys.1. Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem obcowzbudnym prądu stałego
Wyniki pomiarów i obliczeń
W tablicy 1 zestawiono wyniki pomiarów charakterystyk statycznych ω = f(Me) dla przypadku 1a. Podobnie tablica 2 zawiera wyniki dla przypadku 1b, tablica 3 dla przypadku 1c a tablica 4 dla przypadku 1d.
Tabela 1
Lp. |
It |
Iw |
U |
n |
|
Me |
|
|
A |
A |
V |
obr/min |
1/s |
Nm |
% |
1 |
2,2 |
0,92 |
220 |
1562 |
163,57 |
1,75 |
59,1% |
2 |
4,6 |
0,92 |
220 |
1473 |
154,25 |
5,50 |
83,8% |
3 |
7,2 |
0,92 |
220 |
1485 |
155,51 |
8,75 |
85,9% |
4 |
10,2 |
0,92 |
220 |
1466 |
153,52 |
12,25 |
83,8% |
5 |
12,8 |
0,92 |
220 |
1476 |
154,57 |
15,50 |
85,1% |
6 |
14,2 |
0,92 |
220 |
1518 |
158,96 |
16,25 |
82,7% |
Tabela 2
Lp. |
It |
Iw |
U |
n |
|
Me |
|
|
A |
A |
V |
obr/min |
1/s |
Nm |
% |
1 |
2 |
0,92 |
220 |
1410 |
147,65 |
1,50 |
50,3% |
2 |
3,4 |
0,92 |
220 |
1387 |
145,25 |
3,25 |
63,1% |
3 |
5 |
0,92 |
220 |
1315 |
137,71 |
6,00 |
75,1% |
4 |
7,1 |
0,92 |
220 |
1236 |
129,43 |
8,25 |
68,4% |
5 |
9,2 |
0,92 |
220 |
1164 |
121,89 |
11,00 |
66,2% |
6 |
11,4 |
0,92 |
220 |
1071 |
112,15 |
14,00 |
62,6% |
Tabela 3
Lp. |
It |
Iw |
U |
n |
|
Me |
|
|
A |
A |
V |
obr/min |
1/s |
Nm |
% |
1 |
2,2 |
0,92 |
160 |
1071 |
112,15 |
1,75 |
55,8% |
2 |
5,6 |
0,92 |
160 |
1091 |
114,25 |
6,50 |
82,9% |
3 |
8,1 |
0,92 |
160 |
1079 |
112,99 |
9,75 |
85,0% |
4 |
10,6 |
0,92 |
160 |
1057 |
110,69 |
13,00 |
84,8% |
5 |
13,4 |
0,92 |
160 |
1065 |
111,53 |
16,75 |
87,1% |
6 |
14,2 |
0,92 |
160 |
1047 |
109,64 |
17,75 |
85,7% |
Tabela 4
Lp. |
It |
Iw |
U |
n |
|
Me |
|
|
A |
A |
V |
obr/min |
1/s |
Nm |
% |
1 |
2,4 |
0,7 |
220 |
1674 |
175,30 |
1,75 |
58,1% |
2 |
4,8 |
0,7 |
220 |
1645 |
172,26 |
4,50 |
73,4% |
3 |
6,4 |
0,7 |
220 |
1602 |
167,76 |
6,50 |
77,4% |
4 |
9 |
0,7 |
220 |
1657 |
173,52 |
9,75 |
85,4% |
5 |
11 |
0,7 |
220 |
1617 |
169,33 |
11,75 |
82,2% |
6 |
14 |
0,7 |
220 |
1672 |
175,09 |
15,50 |
88,1% |
Tablice 5,6,7 zawierają wyniki obliczeń do analitycznego wyznaczania charakterystyk sztucznych odpowiednio dla przypadków 1a, 1b, 1c.
Tabela 5
Lp. |
Me |
|
It |
|
|
Nm |
1/s |
A |
|
1 |
6,34 |
170,39 |
0,25 In = |
4,98 |
2 |
12,67 |
168,05 |
0,5 In = |
9,95 |
3 |
19,01 |
165,71 |
0,75 In = |
14,93 |
4 |
25,34 |
163,36 |
1 In = |
19,90 |
5 |
31,68 |
161,02 |
1,25 In = |
24,88 |
Tabela 6
Lp. |
Me |
|
It |
|
|
Nm |
1/s |
A |
|
1 |
6,34 |
150,86 |
0,25 In = |
4,98 |
2 |
12,67 |
128,99 |
0,5 In = |
9,95 |
3 |
19,01 |
107,11 |
0,75 In = |
14,93 |
4 |
25,34 |
85,24 |
1 In = |
19,90 |
5 |
31,68 |
63,36 |
1,25 In = |
24,88 |
Tabela 7
Lp. |
Me |
w |
It |
|
|
Nm |
1/s |
A |
|
1 |
6,34 |
123,28 |
0,25 In = |
4,98 |
2 |
12,67 |
120,94 |
0,5 In = |
9,95 |
3 |
19,01 |
118,60 |
0,75 In = |
14,93 |
4 |
25,34 |
116,25 |
1 In = |
19,90 |
5 |
31,68 |
113,91 |
1,25 In = |
24,88 |
Zastosowane wzory i przykłady obliczeń
Przykładowe obliczenie dla wartości z tabeli 1:
Przykładowe obliczenia dla wartości z tabeli 5:
Wykresy charakterystyk
Wykres 1. Pomiarowe charakterystyki statyczne ω = f(Me); oznaczenia a,b,c,d, odpowiadają przypadkom opisanym w punktach 1a,1b,1c,1d
Wykres 2. Sprawność w funkcji obciążenia (η = f(Me)); oznaczenia a,b,c,d, odpowiadają przypadkom opisanym w punktach 1a,1b,1c,1d
Wykres 3. Analitycznie wyznaczone charakterystyki sztuczne ω = f(Me); oznaczenia a,b,c, odpowiadają przypadkom opisanym w punktach 1a,1b,1c
Uwagi i wnioski
Zestawione na wykresie 1 statyczne charakterystyki mechaniczne pokazują metody regulacji prędkości obrotowej silnika obcowzbudnego prądu stałego. Regulacja prędkości napięciem i dodatkową rezystancją w obwodzie twornika jest regulacją w dół, czyli może służyć jedynie do obniżenia prędkości. Regulacja dodatkowym oporem Rd daje bardziej stromą charakterystykę mechaniczną. Regulacja prędkości obrotowej strumieniem magnetycznym (prądem wzbudzenia) jest regulacją w górę i pozwala na uzyskanie prędkości większej od znamionowej.
Sprawność (wykres 2) silnika bocznikowego rośnie ze wzrostem obciążenia i osiąga maksimum w obszarze obciążeń znamionowych. Regulacja napięciem przesuwa nieznacznie maksimum sprawności w stronę większych obciążeń. Regulacja strumieniem magnetycznym obniża nieco wartość sprawności w stosunku do charakterystyki naturalnej. Najbardziej nieekonomiczna ze względu na sprawność jest regulacja dodatkowym oporem w obwodzie twornika. Po włączeniu w obwód twornika badanej maszyny rezystancji Rd = 5 maksymalna sprawność zmniejszyła się o około 10% w stosunku do sprawności silnika pracującego w warunkach naturalnych.
Wyznaczone analitycznie charakterystyki mechaniczne (wykres 3) mają przebiegi o charakterze identycznym jak odpowiednie charakterystyki pomiarowe. Różnice wartości wynikają z założeń przyjętych do obliczeń i błędów pomiarowych.