1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie właściwości silnika obcowzbudnego i zbadanie jego podstawowych charakterystyk.

2. Program ćwiczenia

Układ pomiarowy:

a) Dane znamionowe maszyn:

Silnik badany: Prądnica obciążająca:

P_N=2,2 kW P_N=3,5 kW

U_N=220 V U_N=230 V

I_N=12,2 A I_N=15,2 A

n_N=1500 obr/min n_N =1450 obr/min

R_E1E2=350 Ω I_mN=0,79 A

R_A1A2= 0,94 Ω

R_B1B2=0,5 Ω

R_D1D2=0,32 Ω

b) Wyznacznia charakterystyki n = f(U) przy Im = const. i M = const.

Lp.	U	n	It	If
	[V]	obr/min	[A]	[A]
1	80	476	7,75	0,58
2	95	581	7,75	0,58
3	110	691	7,75	0,58
4	125	797	8	0,58
5	140	903	8	0,58
6	155	1013	8	0,58
7	170	1127	8	0,58
8	185	1243	8,2	0,58
9	200	1353	8,2	0,58
10	215	1452	8,2	0,58
11	230	1561	8,2	0,58

M = 5Nm M = 10Nm

Lp.	U	n	It	If
	[V]	obr/min	[A]	[A]
1	80	505	4,5	0,58
2	95	611	4,5	0,58
3	110	721	4,6	0,58
4	125	825	4,6	0,58
5	140	928	4,6	0,58
6	155	1043	4,6	0,58
7	170	1153	4,6	0,58
8	185	1267	4,7	0,58
9	200	1378	4,7	0,58
10	215	1485	4,7	0,58
11	230	1590	4,7	0,58

Charakterystyka n = f(U) ma przebieg prostoliniowy, co wynika z zależności
. Podczas biegu jałowego silnika prąd It jest mały oraz

0. Dla n=0, a więc dla U=
prosta przecina oś odciętych. Dla silnika obciążonego wyrażenie U=
określa punkt przecięcia z charakterystyki z osią odciętych. Pochylenie charakterystyk byłoby jednakowe gdyby
=const. W silniku obciążonym występuje zjawisko oddziaływania twornika (zmienna wartość
). Dlatego pochylenia charakterystyki jest mniejsze niż podczas biegu jałowego.Przesunięcie charakterystyki w prawo wiąże się ze zwiększeniem momentu.

c) Wyznaczanie charakterystyki n = f(Im) przy U = const. i M = const.

M = 5 Nm M = 10Nm

Lp.	U	Im	It	n
	[V]	[A]	[A]	obr/min
1	200	0,36	5,1	1615
2	200	0,38	5	1585
3	200	0,4	4,9	1562
4	200	0,42	4,8	1537
5	200	0,44	4,7	1513
6	200	0,46	4,6	1485
7	200	0,48	4,5	1465
8	200	0,5	4,5	1447
9	200	0,52	4,4	1428
10	200	0,54	4,4	1411
11	200	0,56	4,3	1398
12	200	0,58	4,3	1384
13	200	0,6	4,2	1375
Lp.	U	Im	It	n
	[V]	[A]	[A]	obr/min
1	200	0,36	10,2	1616
2	200	0,38	9,8	1584
3	200	0,4	9,5	1554
4	200	0,42	9,4	1521
5	200	0,44	9,2	1492
6	200	0,46	9	1471
7	200	0,48	8,8	1450
8	200	0,5	8,8	1424
9	200	0,52	8,6	1404
10	200	0,54	8,6	1386
11	200	0,56	8,4	1374
12	200	0,58	8,2	1360
13	200	0,6	8,2	1360

Przebieg krzywych n = f(Im) jest zbliżony do hiperboli o równaniu
. Gdyby nie występowało zjawisko oddziaływania twornika, wykres byłby hiperbolą, której asymptotami byłyby osie współrzędnych. W rzeczywistości przebieg krzywych n = f(Im) jest zbliżony do hiperboli. Porównując zmiany prądu twornika przy wyznaczaniu charakterystyki n = f(U) i charakterystyki n = f(Im) możemy zauważyć że prąd twornika zmieniał się w większym zakresie badając n = f(Im). Spowodowane było to tym, że oprócz It zmieniał się też strumień, z on również tworzy moment. Jeśli osłabiliśmy strumień musieliśmy zmianę tą skompensować wzrostem prądu twornika.

d) Wyznaczanie charakterystyki n = f(It) przy Im = const. i U = const.

U	If	It	n	M	η	P2
[V]	[A]	[A]	[obr/min]	[Nm]	[%]	[W]
200	0,58	1,4	1564	1	41,34	163,70
200	0,58	2,2	1540	2,46	71,32	396,52
200	0,58	3,3	1534	3,5	72,42	561,96
200	0,58	4	1520	4,5	78,16	715,92
200	0,58	4,4	1500	5,5	86,70	863,50
200	0,58	5,4	1510	6,5	85,89	1027,30
200	0,58	6,2	1502	7,5	86,95	1179,07
200	0,58	7,2	1490	8,5	85,19	1325,60
200	0,58	7,8	1488	9,5	88,28	1479,57
200	0,58	8,6	1493	10,5	89,37	1640,81
200	0,58	9,4	1485	11,5	89,55	1787,45
200	0,58	10,2	1474	12,5	89,45	1928,48
200	0,58	11	1468	13,8	91,55	2120,38
200	0,58	12	1460	14,6	88,68	2231,07

Przykładowe obliczenia:

Charakterystyka n=f(It), gdy jest włączona rezystancja dodatkowa ma przebieg silnie opadający. Pochylenie charakterystyki zależy od wartości rezystancji dodatkowej, na skutek włączenia jej w obwód twornika silnik stracił bocznikową charakterystykę obrotów, w prędkość obrotowa w znacznym stopniu zależy od obciążenia silnika. Regulację prędkości obrotowej przez wtrącenie rezystancji dodatkowej w obwód twornika stosuje się bardzo rzadko, ze względu na straty energii w postaci ciepła na rezystorze regulacyjnym.

Z charakterystyki można zauważyć że wraz ze wzrostem prądu wzbudzenia maleje prędkość obrotowa maszyny a także prąd obciążenia. Wynika to z tarcia występującego w maszynie. Zmiana prędkości zachodzi tutaj pod wpływem zmiany prądu wzbudzenia.

Zmiany prądu wzbudzenia wykonywane były w określonym zakresie ponieważ poniżej granicznego prądu maszyna może się rozbiegać. Konsekwencjami tego mogą być poważne uszkodzenie maszyny oraz narażenie osób znajdujących się w pobliżu na niebezpieczeństwo.

Automatyczne sterowanie prędkością obrotową w takich maszynach może być przeprowadzane za pomocą dodatkowego uzwojenia połączonego szeregowo z twornikiem. W przypadku zwiększenia obciążenia uzwojenie to wytwarza strumień który przeciwdziała strumieniowi wzbudzającemu osłabiając go czego efektem jest podwyższenie prędkości obrotowej.

Wyznaczając charakterystykę η =f(M) można zauważyć, że wartość sprawności w stosunku do momentu rośnie w sposób logarytmiczny, po czym po osiągnięciu maksymalnej wartości 91,55 % zaczyna ponownie spadać. W tym punkcie maszyna dotarła do momentu krytycznego.

Badając charakterystykę It=f(M) możemy zauważyć, że ze wzrostem prądu twornika wzrasta również moment. Wzrost ten charakteryzuję się pewną liniowością. Taki sam rodzaj wzrostu możemy zaobserwować badając charakterystykę P2 =f(M)

---