Temat: Komutatorowe silniki elektryczne
	POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT METROLOGI ELEKTRYCZNEJ Wrocław 10.XI.99 Środa 17^15 / grupa 1

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania, budowy, i właściwości typowych silników prądu stałego; sposobów łączenia obwodów silników z siecią zasilającą i elementami regulacyjnymi oraz sposobów regulacji obrotów.

2. Spis przyrządów:

Woltomierz magnetoelektryczny N-2692 kl. 0,5 zakres 15V, 30V

Amperomierz magnetoelektryczny kl. 0,5 zakres 300mA, 750mA, 1500mA

Zestaw sprzężonych mechanicznie silników małej mocy

Częstotliwościomierz C549 zakres 100 kHz

3. Schemat połączeń:

Silnik komutatorowy w układzie bocznikowym

4. Tabele pomiarowe:

a) Pomiar obrotów, prądu magnesującego silnika komutatorowego w układzie bocznikowym przy napięciu U₁ (pomiary po zmianie kierunku obrotów):

U1				I1 (magnesujący)				n
Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	f	wynik
dz.	dz.	dz.	V	dz.	dz.	dz.	mA	Hz	obr/min
75	30	49	19,60	75	1500	37	740	100	1000
75	30	49	19,60	75	1500	37	740	103	1030
ΔU1 = ± 0,16 V				ΔI1 = ± 8 mA				Δn =±10obr/min

b) Pomiar obrotów, prądu magnesującego silnika komutatorowego w układzie bocznikowym przy napięciu U₂ <U₁ .

U2				I1 (magnesujący)				n
Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	f	wynik
dz.	dz.	dz.	V	dz.	dz.	dz.	mA	Hz	obr/min
75	15	56	11,20	75	1500	37	740	53	530
ΔU1 = ± 0,08 V				ΔI1 = ± 8 mA				Δn =±10obr/min

c) Pomiar obrotów, napięciu U₁ silnika komutatorowego w układzie bocznikowym przy prądzie magnesującym I₂ < I₁ .

U1				I2 (magnesujący)				n
Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	f	wynik
dz.	dz.	dz.	V	dz.	dz.	dz.	mA	Hz	obr/min
75	30	48	19,20	75	750	35	360	150	1500
ΔU1 = ± 0,16 V				ΔI1 = ± 4 mA				Δn =±10obr/min

Przykładowe obliczenia (dla punktu a):

- Wartość napięcia U₁:

- Błąd bezwzględny pomiaru U₁ :

Na błąd pomiarów obrotów silnika wpływ ma błąd pomiaru częstotliwości. Częstotliwość zmierzono z dokładnością ostatniej znaczącej cyfry miernika cyfrowego. Przy zakresie 100 kHz błąd ten wynosi ±1 Hz.

f = (103 ± 1 Hz) n = 10 ⋅ 103 =(1030 ± 10)obr/min

d) Pomiar pobieranego prądu i obrotów przy zmieniającym się obciążeniu:

R	I (twornika)				n
Ω	Il. dz.	zakres	odczyt	wynik	f	wynik
		dz.	dz.	dz.	mA	Hz	obr/min
5	75	750	36	360	136	1360
10	75	750	35	350	141	1410
15	75	750	34	340	148	1480
-	ΔI = ± 4 mA				Δn =±10obr/min

Przykładowe obliczenia (dla punktu d):

- Wartość napięcia I:

- Błąd bezwzględny pomiaru I :

Na błąd pomiarów obrotów silnika wpływ ma błąd pomiaru częstotliwości. Częstotliwość zmierzono z dokładnością ostatniej znaczącej cyfry miernika cyfrowego. Przy zakresie 100 kHz błąd ten wynosi ±1 Hz.

f = (136 ± 1 Hz) n = 10 ⋅ 136 =(1360 ± 10)obr/min

5. Wykres

Wykres zależności
- w załączniku

6. Wnioski

Ze względu na ograniczony czas nie dokonaliśmy pełnej liczby pomiarów.

Na podstawie charakterystyki elektromechanicznej silnika określić można jak wpływa napięcie zasilające U, rezystancja obwodu twornika R oraz indukcja B na liczbę obrotów silnika na minutę. Regulacja obrotów może odbywać się za pomocą zmiany napięcia zasilającego. Gdy napięcie się zmniejsza maleją również obroty. Ilość obrotów można zmienić poprzez zmianę prądu twornika ale w tym przypadku zmniejszenie wartości prądu spowoduje zwiększenie się ilości obrotów. Na zmianę obrotów silnika ma wpływ również obciążenie silnika, wraz z jego wzrostem obroty rosną. Obroty silnika zależą liniowo od obciążenia. Silnik bocznikowy ma sztywną (twardą) charakterystykę prędkości obrotowej. Liczba obrotów zmienia się nieznacznie przy zmianie kierunku wirowania silnika. Kierunek obrotów silnika komutatorowego w układzie bocznikowym można zmienić poprzez zmianę kierunku prądu magnesującego lub zmianę biegunowości na wirniku.

Zasada działania silnika prądu stałego oparta jest na prawie Lorence'a :
. Prąd stały dopływający do szczotek dodatnich twornika jest proporcjonalny do prądu płynącego w jednym zwoju, a strumień magnetyczny jednego bieguna - proporcjonalny do indukcji magnetycznej pola magnetycznego. Doprowadzone do twornika napięcie wywołuje przepływ prądu, a w konsekwencji wytwarza się moment obrotowy na wale.

LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI

Dawid Golec

Tomasz Kupka

Przemysław Jóźkowicz

Krzysztof Niemiec

---