Politechnika Poznańska
Laboratorium Maszyn Elektrycznych Ćwiczenie nr 2 Temat: Badanie SEM w maszynach komutatorowych prądu stałego.
Rok akademicki III	1.Dariusz Mikulski	Data Wykonania ćwiczenia: 13.10.2000		Ocena:
Wydział: Elektryczny
Studia : Dzienne
Nr grupy E 6
Uwagi:			Podpis prowadzącego:

1.Wiadomości wstępne.

Maszynami komutatorowymi nazywa się te z pośród wirujących maszyn elektrycznych, w których uzwojenie umieszczone w żłobkach wirnika jest połączone z komutatorem . Ponieważ siła elektromotoryczna indukuje się w uzwojeniu wirnika, zwykle nazywa się je uzwojeniem twornika a cały wirnik twornikiem. Jeśli przez uzwojenie wzbudzenia przepływa prąd przemienny to strumień magnetyczny jest funkcją czasu. Zmienny w czasie strumień magnetyczny indukuje w uzwojeniach maszyny siłę elektromotoryczną transformacji. Jeśli przez uzwojenie wzbudzenia przepływa prąd stały, w obwodzie magnetycznym maszyny występuje niezmienny w czasie strumień magnetyczny. Jeśli przez uzwojenie wzbudzenia umieszczone na wydatnym biegunie przepływa prąd przemienny, to strumień magnetyczny jest funkcją czasu . Jeśli równocześnie wirnik wiruje z prędkością kątową ωm wówczas w uzwojeniu twornika indukuje się siła elektromotoryczna transformacji oraz siła elektromotoryczna rotacji. Przy szczotkach przesuniętych o kąt β względem osi podłużnej maszyny to wartość skuteczna wypadkowej siły elektromotorycznej twornika wyraża wzór

2. Przebieg ćwiczenia

1) Przy stałej wartości prądu wzbudzenia I_wz = 0,32 A odczytywaliśmy wartość siły elektromotorycznej SEM transformacji przy różnym kącie ułożenia szczotek.

2) Przy stałym kącie ułożenia szczotek β = 0, odczytywaliśmy wartość siły elektromotorycznej SEM transformacji przy różnych wartościach prądu wzbudzenia I_wz.

3) Przy stałej prędkości wirowania twornika równej n = 1500 obr/min i stałego prądu wzbudzenia I_wz = 0,32 A, odczytywaliśmy wartość siły elektromotorycznej SEM rotacji przy różnym kącie ułożenia szczotek

4) Przy stałym kącie ułożenia szczotek β = 90⁰; i stałego prądu wzbudzenia I_wz = 0,32 A, odczytywaliśmy wartość siły elektromotorycznej SEM rotacji przy różnych wartościach obrotów twornika n.

5) Przy stałej prędkości wirowania twornika równej n=1500 obr/min i stałym kącie ułożenia szczotek β = 90⁰, odczytywaliśmy wartość SEM rotacji,

elektromotorycznej SEM rotacji przy różnych wartościach prądu wzbudzenia.

6) Przy stałym prądzie wzbudzenia I_wz = 0,32 A i stałej prędkości obrotowej n=1500 obr/min odczytywaliśmy wartość siły elektromotorycznej SEM transformacji przy różnym kącie ułożenia szczotek.

7. Przy zasilaniu obwodu wzbudzenia silnika napięciem stałym pomierzyliśmy prąd w celu wyznaczenia rezystancji obwodu wzbudzenia,

8. Przy zasilaniu obwodu wzbudzenia silnika napięciem przemiennym pomierzyliśmy prąd w celu wyznaczenia impedancji obwodu wzbudzenia

3. Tabele pomiarowe:

3.1. SEM transformacji:

1. E_tr = f( β )

Iwzb	β	Etr	n
A	-	V	obr / min
0,32 ↓	0	35	0
		10		34,5
		20		33
		30		32
		40		26,5
		50		18,5
		60		17
		70		13
		80		5,5
		90		0

b) E_tr = f( I_wzb )

Iwzb	β	Etr	n
A	-	V	obr / min
0	0 ↓	0	0
0,05				5
0,08				8,5
0,12				12,75
0,16				17,5
0,2				22
0,24				26,5
0,28				30,5
0,32				35

3.2. SEM rotacji:

1. E_rot = f (β )

Iwzb	β	Etr	n
A	-	V	obr / min
0,32 ↓	0	0	1500 ↓
		10		8
		20		15
		30		20,5
		40		26,5
		50		31
		60		35
		70		38
		80		39,5
		90		40

b) E_rot = f ( n )

Iwzb	β	Etr	n
A	-	V	obr / min
0,32 ↓	90 ↓	0	0
				13,5	500
				26,5	1000
				39,5	1500
				47,5	1800

2. E_rot = f ( I_wzb )

Iwzb	β	Etr	n
A	-	V	obr / min
0	90 ↓	0	1500 ↓
0,05				8
0,1				14
0,15				21
0,2				27
0,25				32
0,32				39,25
0,4				45,5
0,5				52,5
0,6				58

3.3. SEM wypadkowa E_wyp = E_rot + E_tr

1. Ewyp = f ( β )

Iwzb	β	n	E	Etr	Erot
A	-	obr / min	V	V	V
0,32 ↓	0	1500 ↓	35	35	0
			10		35	23	27
			20		34,5	18	31
			30		33	12	31
			40		31,5	8	31
			50		29	7	28
			60		27	4	27
			70		24	3	25
			80		20,5	2	21
			90		18,5	0	18

3.4. Indukcyjność własna obwodu wzbudzenia:

a) pomiar R_wzb

U (stałe)	I (stałe)	Rwzb
V	A	Ω
20	0,32	62,5

b) pomiar Z_wzb

U (przemienne)	I (przemienne)	Zwzb	X	L
V	A	Ω	Ω	H
35	0,05	700	697,2	2,22
75	0,1	750	747,4	2,38
120	0,15	800	797,5	2,53
165	0,2	825	822,6	2,61
200	0,25	800	797,5	2,53
237	0,3	790	787,5	2,5
250	0,32	781,25	778,7	2,47
0	0	0	0	0

Reaktancję obliczam ze wzoru

X Z

Indukcyjność obliczam ze wzoru

R

4. Wykresy:

4.1. SEM transformacji

1. E_tr = f( β )

2. E_tr = f( I_wzb )

4.2. SEM rotacji:

1. 
   E_rot = f (β )

b) E_rot = f ( n )

3. 
   E_rot = f ( I_wzb )

4.3. SEM wypadkowa E_wyp = E_rot + E_tr

1. 
   Ewyp = f ( β )

4.4. Wykres indukcyjności obwodu wzbudzenie w funkcji prądu wzbudzenia:

5. Dane znamionowe badanej maszyny:

P = 0,85 kW

U = 220 V

n = 2500 obr/min

M = 25 kG

cos ϕ = 0,95

6. Wnioski:

Ćwiczenie to pozwoliło na praktyczne zapoznanie się z zasadami obowiązującymi przy pomiarach SEM rotacji i transformacji w silnikach komutatorowych prądu stałego. Badany silnik był napędzany przy pomocy drugiego silnika obcowzbudnego. Przy jego pomocy mogliśmy napędzać wirnik silnika badanego przez co indukowała się w wirniku tym siła elektromotoryczna rotacji, przy zasilaniu silnika badanego prądem stałym. Natomiast aby uzyskać SEM transformacji wirnik zasilany był napięciem przemiennym, oraz pozostawał on w bezruchu, tzn. nie wykonywał obrotów. Badaliśmy również indukcyjność własną obwodu wzbudzenia w zależności od prądu wzbudzenia i największa była przy prądzie równym 0,2 A.

---