POLITECHNIKA WARSZAWSKA INSTYTUT MASZYN ELEKTRYCZNYCH
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
TEMAT ĆWICZENIA: BADANIE JEDNOFAZOWEGO SZEREGOWEGO SILNIKA KOMUTATOROWEGO		WYKONAWCY: 1. Ireneusz TRYFON 2. Mariusz SZWEJKOWSKI 3. Marek ZDUNEK 4. Piotr PIETRACZUK 5. Michał MISZCZAK
Rok AK. 2007/2008	SEM. VI	ĆWICZENIE PROWADZIŁ : Dr inż. Bogusław ZALESKI
DZIEŃ: 28.03.2008	GODZINA: 16.10 ÷ 19.25	OCENA:

Dane znamionowe silnika: Dane znamionowe hamownicy:

PN - 180 W U_F1 - U_F2 = 0 ÷ 250 V

UN - 220 V M_m = 0,857 Nm

fN - 50 Hz

nN - 3 500 obr/min

In - 2,05 A

1. Charakterystyka magnesowania:

Badanie i pomiary zostały wykonane w układzie pokazanym powyżej.

Wyznaczenie charakterystyki magnesowania, szeregowego silnika komutatorowego przeprowadzone zostało w sposób następujący :

◙ Uzwojenie wzbudzenia zostało zasilone z autotransformatora prądem przemiennym .

◙ Podczas badania regulowana była wartość napięcia zasilania tak , aby prąd wzbudzenia zmieniał się w przedziale wartości <0 ÷ 1,2 > IN

< 0 ÷ 1,2 > In = 0 ÷ 2,46 A

	I	U
		(A)	(V)
1	0	0
2	0,13	20
3	0,27	40
4	0,43	60
5	0,60	80
6	0,80	100
7	1,06	120
8	1,50	140
9	2,05	160
10	2,46	170

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów została wykonana charakterystyka

zależności napięcia indukowanego w funkcji prądu wzbudzenia
, przy
.

2. Próba biegu jałowego:

Badanie i pomiary zostały wykonane w układzie pokazanym powyżej.

Próba biegu jałowego, szeregowego silnika komutatorowego przeprowadzona została w sposób następujący :

◙ Pomiary wykonane zostały dla malejących wartości napięcia zasilania od górnej wartości przy której prędkość obrotowa nie przekracza dopuszczalnej wartości
.

	Uo	Io	Po	no	cosϕo
	[V]	[A]	[W]	[obr/min]	-
1	100	0,48	40	4200	0,83
2	95	0,46	35	3992	0,80
3	90	0,44	31	3883	0,78
4	85	0,43	28	3611	0,77
5	80	0,41	25,5	3400	0,78
6	75	0,40	22,5	3167	0,75
7	70	0,38	20	2804	0,75
8	65	0,38	17	2555	0,69
9	60	0,35	14,5	2292	0,69
10	55	0,34	12	2100	0,64
11	50	0,33	10	1600	0,61
12	45	0,32	7,5	1200	0,52
13	40	0,31	6,25	600	0.50

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zostały wykonane charakterystyki

zależności prądu w funkcji napięcia zasilającego
,

zależności mocy w funkcji napięcia zasilającego
,

zależności prędkości obrotowej w funkcji napięcia zasilającego
,

zależności współczynnika mocy w funkcji napięcia zasilającego
,

Wymienione charakterystyki zostały wyznaczone we wspólnym układzie współrzędnych .

3. Charakterystyki regulacyjne:

Wyznaczanie charakterystyki regulacyjnej zostało wykonane w układzie pokazanym poniżej. Badanie, szeregowego silnika komutatorowego przeprowadzone zostało w sposób następujący:

◙ Badany silnik został obciążony hamulcem elektrodynamicznym . Zmiana obciążenia zrealizowana została przez zmianę prądu wzbudzenia ( w obwodzie F1 - F2 ) hamulca.

◙ Pomiary wykonane zostały przy dwóch wartościach momentu obciążenia .

	M1= 0,5 Mn α1= 16,61º ( 17º)		M2= 0,8 Mn α2= 27,22º ( 27º )
	U	n	U	n
	[V]	[obr/min]	[V]	[obr/min]
1	165	3690	200	3810
2	155	3360	195	3590
3	150	3130	190	3445
4	145	2970	185	3190
5	140	2880	180	3000
6	135	2610	175	2810
7	130	2100	170	2500
8	125	1900	165	2394
9	120	1700	160	2260
10	115	1400	155	1620
11	110	1075	150	1500
12	105	800	145	1260
13	100	600	140	900
14	95	200	135	680
15			130	400

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zostały wykonane charakterystyki

zależności prędkości obrotowej w funkcji napięcia zasilającego
,

Wymienione charakterystyki zostały wyznaczone we wspólnym układzie współrzędnych .

4. Próba obciążenia:

Wyznaczanie charakterystyki obciążenia zostało wykonane w układzie pokazanym na rys.3. Badanie, szeregowego silnika komutatorowego przeprowadzone zostało w sposób następujący:

◙ Badany silnik został obciążony hamulcem elektrodynamicznym . Zmiana obciążenia zrealizowana została przez zmianę prądu wzbudzenia ( w obwodzie F1 - F2 ) hamulca.

◙ Pomiary wykonane zostały przy stałej wartości zasilania
.

	M	P1	I	n	P2	η	cos ϕ
	[N^.m]	[W]	[A]	[obr/min]	[W]	%	-
1	0,573	220	1,75	2877	173,1	78,7	0,571
2	0,551	215	1,70	2908	168,2	78,2	0,575
3	0,516	200	1,60	3100	168,0	84,0	0,568
4	0,479	195	1,50	3197	160,8	82,5	0,591
5	0,454	176	1,40	3280	156,3	88,8	0,571
6	0,428	175	1,30	3365	151,2	86,4	0,612
7	0,389	160	1,20	3533	144,3	90,2	0,606
8	0,362	150	1,10	3570	135,7	90,5	0,620
9	0,349	140	1,00	3650	133,7	95,5	0,636
10	0,265	125	0,90	3780	105,2	84,2	0,631
11	0,236	110	0,80	4040	100,1	91,0	0,625
12	0,222	100	0,70	4148	96,7	96,7	0,649

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zostały wykonane charakterystyki

zależności mocy wejściowej w funkcji momentu obciążenia
,

zależności mocy wyjściowej w funkcji momentu obciążenia
,

zależności prądu w funkcji momentu obciążenia
,

zależności prędkości obrotowej w funkcji momentu obciążenia
,

zależności współczynnika mocy w funkcji momentu obciążenia
,

zależności sprawności w funkcji momentu obciążenia
,

Wymienione charakterystyki zostały wyznaczone we wspólnym układzie współrzędnych .

5. Wnioski:

Silnik komutatorowy jednofazowy szeregowy prądu przemiennego działa na takiej samej zasadzie, jak silnik szeregowy prądu stałego. Ze względu na zasilanie prądem przemiennym różni się konstrukcyjnie. Bieguny i jarzmo wykonuje się z blach. Silnik ten może pracować przy zasilaniu zarówno prądem stałym, jak i przemiennym, stąd silniki te noszą nazwę silników uniwersalnych.

Połączenie w szereg z uzwojeniem twornika uzwojenia wzbudzenia decyduje , że prąd wzbudzenia równy jest prądowi twornika . Z tego powodu posiada on charakterystykę mechaniczną „miękką” ( tzn. przy wzroście momentu obciążenia zmienia się znacznie prędkość obrotowa ) . Z przebiegu charakterystyki mechanicznej wynika , że przy małym obciążeniu obroty silnika mogą wzrosnąć bardzo znacznie . Jest to połączenie z niebezpieczeństwem „rozbiegania się” silnika szeregowego i w konsekwencji jego zniszczeniem . Wynika stąd , że silnik szeregowy winien być uruchamiany pod obciążeniem , a przy biegu jałowym lub bardzo małych obciążeniach nie powinien pracować .

Charakterystyki mechaniczne silników jednofazowych szeregowych przebiegają podobnie jak charakterystyki silników prądu stałego. Prędkość obrotową silnika jednofazowego szeregowego małej mocy można regulować przez: włączenie szeregowe rezystancji, lub zmianę liczby zwojów uzwojenia wzbudzającego. Silniki szeregowe jednofazowe można budować na stosunkowo duże prędkości. Duże prędkości umożliwiają uzyskanie przy stosunkowo małych rozmiarach, znacznej mocy silnika. Silniki te są najczęściej używane w sprzęcie gospodarstwa domowego, ich budowa jest stosunkowo prosta. Do podstawowych zalet należy możliwość uzyskania dużych prędkości obrotowych rzędu 15000 - 30000 obrotów na minutę. Ze względu na duże iskrzenie na komutatorze, buduje się te silniki na niewielkie moce rzędu 1kW.

5

Badanie jednofazowego szeregowego silnika komutatorowego

Rys. 1. Układ połączeń do pomiaru charakterystyki magnesowania.

2D1

1D2

2D2

1D1

A

V

~

~

I_foN

U_ifN

Pomiar prędkości obrotowej

W

~

Rys. 2. Układ połączeń do próby biegu jałowego.

2D1

1D2

2D2

1D1

A

V

~

A2

A1

2D2

2D1

1D2

0 ÷ 220 V

Pomiar prędkości obrotowej n₀

H

V

W

A

~

~

Rys. 3. Układ połączeń do pomiaru charakterystyk regulacyjnych i charakterystyki obciążenia.

A1

A2

---