Politechnika Lubelska	Laboratorium podstaw systemów mikroprocesorowych
w Lublinie	Ćwiczenie nr 10
Lasota Wojciech Kukiełka Rafał Bogusz Albert	Semestr V	Grupa ED 5.1	Rok akademicki 1999/2000
Temat ćwiczenia: Badanie silnika szeregowego prądu stałego.		Data wykonania	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości i charakterystyk silnika szeregowego oraz

nabycie umiejętności przeprowadzania podstawowych badań.

2.Spis przyrządów:

Amperomierze:

1. 1812098 zakres 0,75 kl. 0,5

2. 2012718 zakres 7,5 kl. 0,5

3. 1712215 zakres 7.5 kl. 0,5

Woltomierze:

1. 10056 zakres 750 kl. 1

2. 10004 zakres 750 kl. 1

3. Przebieg ćwiczenia.

1. Dane znamionewe zespołu maszynowego.

- silnik szeregowy prądu stałego:

P_n=1,1 kW

U_n=220 V

I_n=6,5 A

n_n=950 obr/min

- prądnica szeregowo-bocznikowa prądu stałego:

P_n=3,5 kW

U_n=230 V

I_n=15,2A

n_n=1450 obr/min

- rezystancje uzwojeń silnika szeregowego.

- R_A1A2 = 1.77 Ω

- R_B1B2 = 1.49 Ω

- R_D1D2 = 1.71 Ω

b) Wyznaczenie charakterystyki momentu rozruchowego M_r =f(I_S).

Charakterystykę tę wyznacza się przy pełnym wzbudzeniu silnika i zahamowanym wirniku.

US	IS	F1	F2	l1	l2	Mr
[V]	[A]	[kg]	[kg]	[m]	[m]	[kgm]	[Nm]
40	7,5	1	2	0,55	0,45	1,45	14,5
37	7	1	2	0,50	0,45	1,4	14,0
36	6,8	1	2	0,50	0,40	1,3	13,0
36	6,5	1	2	0,45	0,40	1,25	12,5
33	6,0	1	2	0.50	0,30	1,1	11,0
25	5,0	1	2	0,55	0,15	0,85	8,5
22	4,0	1	2	0,35	0,15	0,65	6,5
16	2,5	1	2	0,2	0,05	0,3	3,0
11	2,0	1	2	0,1	0,05	0,2	2,0

Przykładowe obliczenia:

M_r = F₁⋅l₁+F₂⋅l₂ = 1*0,35 + 2*0,15=0,65kg⋅m

_{Rys. Wykres momentu rozruchowego od prądu silnika.}

c) Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej n=f(I_S).

Pomiary przeprowadzono dla dwóch przypadków:

a) dla pełnego wzbudzenia silnika

b) dla połowy wzbudzenia silnika.

Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawiono w tabeli pomiarowej poniżej:

Stopień wzbudzenia	US	IS	Ib	n	F1	F2	l1	l2	M
	[V]	[A]	[A]	[obr/min]	[kg]	[kg]	[m]	[m]	[kgm]	[Nm]
pełne	215	7,1	0	900	1	2	0,50	0,35	1,2	12
	215	6,5	0	950	1	2	0,50	0,30	1,1	11
	216	6,4	0	1040	1	2	0,45	0,20	0,85	8,5
	216	4,2	0	1210	1	2	0,37	0,10	0,57	5,7
	216	3,6	0	1350	1	2	0,22	0,10	0,42	4,2
	216	3,3	0	1450	1	2	0,25	0,05	0,35	3,5
	216	3,0	0	1550	1	2	0,20	0,05	0,30	3,0
	216	2,6	0	1700	1	2	0,12	0,05	0,22	2,2
połowiczne	216	7,4	3,8	1450	1	2	0,40	0,20	0,8	8,0
	216	7,0	3,6	1500	1	2	0,55	0,10	0,75	7,5
	216	6,2	3,3	1600	1	2	0,40	0,10	0,6	6,0
	216	5,9	3	1700	1	2	0,35	0,10	0,55	5,5

_{a - dla połowicznego wzbudzenia}

_{b - dla pełnego wzbudzenia}

d) Wyznaczenie charakterystyki sprawności silnika szeregowego η=f(I_S).

Tabelkę oraz wykres zestawiono w oparciu o tabelę pomiarową z wcześniejszego podpunktu:

US	IS	p1	n	Mr	p2	sprawność
[V]	[A]	[w]	[obr/min]	[Nm]	[w]	-
215	7,1	1526,5	900	12	1130,4	0,74
216	6,5	1404	950	11	1093,8	0,78
216	6,4	1382,4	1040	8,5	925,3	0,67
216	4,2	907,2	1250	5,7	745,8	0,82
216	3,6	777,6	1350	4,2	593,5	0,76
216	3,3	712,8	1450	3,5	531,2	0,74
216	3,0	648	1550	3,0	486,7	0,75
216	2,6	561,6	1700	2,2	391,5	0,69

Przykładowe obliczenia:

Pin = Us * Ia = 216 * 6,5 = 1404W

Pout = 2 π n * Ts / 60 = 6,28 * 950 * 11 / 60 =1093,8

Rys. Charakterystyka sprawności silnika szeregowego.

e) Wyznaczenie charakterystyki biegu jałowego.

Tabelę oraz wykres wykonano w oparciu o podpunkt nr 2.4:

US	IS	n	M	Ui	Uo
[V]	[A]	[obr/min]	[Nm]	[V]	[V]
215	7,1	900	12	177,7	187,6
216	6,5	950	11	181,7	181,7
216	6,4	1040	8,5	182,2	166,4
216	4,2	1210	5,7	193,1	151,6
216	3,6	1350	4,2	196,1	138,0
216	3,3	1450	3,5	197,6	129,5
216	3,0	1550	3,0	199,1	122,0
216	2,6	1700	2,2	201,1	112,4

Ui = Us - Ia * Rt - 2ΔUb = 216 - 6,5 * 4,97- 2 * 1 = 181,7V

Uo= Ui * nN / n= 181,7 * 950 / 950=181,7V

Rys. Charakterystyka biegu jałowego.

f) Wyznaczenie charakterystyki prędkości obrotowej w zależności od napięcia U_S.

IS= 0,8In		IS= In
US	n	US	n
[V]	[obr/min]	[V]	[obr/min]
216	1050	216	925
200	975	200	875
180	850	184	750
168	800	160	700

Rys. Charakterystyka prędkości obrotowej od napięcia.

1. 
   dla Is=0,8In

2. dla Is=In

3. Wnioski.

Wyniki pomiarów są obarczone różnymi błędami .Podczas wyznaczania ch-ki momentu rozruchowego odczytywane wartości l1 i l2 były mało dokładne ponieważ linijka ma działki co 5cm .

Niemożliwe było wyznaczenie tej charakterystyki w pełnym zakresie prądu I_S, dlatego nie można wyznaczyć charakterystyki momentu elektromagnetycznego i strat wywołanych tarciem statycznym w łożyskach i szczotek o komutator. Podczas wyznaczania charakterystyki zewnętrznej niemożliwe było wyznaczenie większej ilości punktów z powodu ograniczeń technicznych silnika czego wynikiem jest niedokładny wykres dla połowy wzbudzenia. W miarę wzrostu prądu wzbudzenia moment rozruchowy silnika rośnie ,a obroty spadają. Sprawność silnika na początku wzrosła razem ze wzrostem prądu wzbudzenia poczym szybko maleje. Oznacz to że prze-wzbudziliśmy maszynę .Przy biegu jałowym napięcie na zaciskach maszyny wzrasta liniowo. Przy obniżeniu prądu wzbudzenia do 80% silnik uzyskuje prędkość obrotową wyraźnie wyższą od prędkości osiąganej przez ten silnik przy prądzie znamionowym wzbudzenia. Przy braku obciążenia silnik szeregowy rozbiega się dlatego podczas wykonywania ćwiczenia był on obciążony prądnicą szeregowo-bocznikową prądu stałego.

4

a

b

b

a

η

---