POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT MASZYN, NAPĘDÓW I POMIARÓW ELEKTRYCZNYCH	Skład grupy: Grzybowski Paweł (wykonał) Olejnik Adrian Kuchmistrz Przemysław Gałka Łukasz Stach Marcin Mały Paweł	Wydział: ELEKTRYCZNY Rok: 3 Rok Akadem. 2003/2004
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Data ćwiczenia: 17.11. 2003	Temat: CHARAKTERYSTYKI BOCZNIKOWEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO		Prowadzący: Mgr inż. J. Bialik
Nr ćwiczenia: 12					Ocena:

3) Zakres ćwiczenia

1. Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej n = f(I_t) oraz n = f(M);

2. Wyznaczanie charakterystyki prędkości obrotowej n=f(I_f);

3. Wyznaczanie charakterystyki regulacji I_f = f(I_t);

4. Wyznaczanie charakterystyki momentu rozruchowego M_r = f(I_t), dla I_f = I_fn oraz I_f = 0,5 I_fn;

5. Wyznaczanie charakterystyk roboczych, na podstawie wcześniej wykonanych charakterystyk.

4) Schemat pomiarowy

Rys. 1 Układ do pomiaru charakterystyk mechanicznej, prędkości obrotowej, regulacji i momentu

rozruchowego.

5) Tabele z wynikami pomiarów i obliczeń.

1. Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej silnika n = f(I_t) oraz n = f(M)

(U = U_n = const)

Tab. 1 Pomiar charakterystyki mechanicznej

Lp.	U	It	n	If	F	l	M
		[V]	[A]	[obr/min]	[A]	[N]	[m]	[Nּm]
1.	220	8,8	1450	0,40	143	0,065	9,30
2.			8,0		1460			129		8,38
3.			7,1		1460			117		7,60
4.			5,6		1470			87		5,66
5.			3,8		1480			57		3,70
6.			1,8		1500			17		1,10

Wartości zawarte w tabeli

Zmierzone:

U - napięcie zasilające uzwojenie twornika silnika [V],

I_t - prąd twornika silnika [A],

n - prędkość obrotowa silnika [obr/min],

I_f - prąd wzbudzenia silnika [A],

F - siła wytwarzająca moment obciążający silnika [N],

l - długość ramienia siły działającej na wale silnika [m] .

Obliczone:

M - moment wytworzony przez silnik [Nּm],

δ_n - procentowa zmiana prędkości obrotowej przy przejściu silnika od pracy znamionowej

(przy n_n=1450 obr/min) do jałowej (przy n_n=1500 obr/min) przy stałym napięciu zasilania [%].

2. Wyznaczanie charakterystyki prędkości obrotowej n = f(I_f )

(I_t = I_tn = const.;U = U_n = const, l=0,065 [m])

Tab. 2 Pomiar charakterystyki prędkości obrotowej

Lp.	U	It	n	If	F	M
		[V]	[A]	[obr/min]	[A]	[N]	[Nּm]
1.	220	8,7	1440	0,40	141	9,16
2.					1500	0,36	135	8,78
3.					1550	0,34	129	8,38
4.					1600	0,31	125	8,12
5.					1650	0,30	123	8,00
6.					1700	0,27	115	7,48
7.					1750	0,26	113	7,34
8.					1800	0,25	109	7,08

Wartości zawarte w tabeli

Zmierzone:

U - napięcie zasilające uzwojenie twornika silnika [V],

I_t - prąd twornika silnika [A],

n - prędkość obrotowa silnika [obr/min],

I_f - prąd wzbudzenia silnika [A],

F - siła wytwarzająca moment obciążający silnika [N],

Obliczone:

M - moment wytworzony przez silnik [Nּm],

3. Wyznaczanie charakterystyki regulacji I_f = f(I_t )

(U = U_n = const, n = n_n = const., l=0,065 [m])

Tab.3 Pomiar charakterystyki regulacji

Lp.	U	It	n	If	F	M
		[V]	[A]	[obr/min]	[A]	[N]	[Nּm]
1.	220	1,3	1500	0,40	7	0,46
2.			2,0	1500	0,39	19	1,24
3.			3,7	1500	0,38	51	3,32
4.			5,0	1500	0,37	81	5,27
5.			6,8	1500	0,37	107	6,96
6.			8,7	1500	0,36	137	8,91
7.			10,0	1500	0,35	155	10,08

Wartości zawarte w tabeli:

Zmierzone:

U - napięcie zasilające uzwojenie twornika silnika [V],

I_t - prąd twornika silnika [A],

n - prędkość obrotowa silnika [obr/min],

I_f - prąd wzbudzenia silnika [A],

F - siła wytwarzająca moment obciążający silnika [N],

Obliczone:

M - moment wytworzony przez silnik [Nּm],

4. Wyznaczanie charakterystyki momentu rozruchowego M_r = f(I_t)

(I_f = const, n=0)

Tab.4 Pomiar charakterystyki momentu rozruchowego.

Lp.		It	If	It / If	l	F	Mr	Mr/Mn	It/Itn
				[A]	[A]	-	[m]	[N]	[Nּm]	-	-
1.	If= Ifn	3,8	0,40	9,5	0,065	67	4,36	0,44	0,44
2.				5,0			12,5		93	6,05	0,61	0,57
3.				5,9			14,75		111	7,22	0,73	0,68
4.				7,0			17,5		135	8,78	0,89	0,80
5.				8,3			20,75		155	10,08	1,02	0,95
6.				9,0			22,5		167	10,86	1,1	1,03
7.				10,2			25,5		187	12,16	1,23	1,17
1.		If= 0,5Ifn		3,8		0,20	19	0,065	51	3,32	0,34	0,44
2.				5,2			26		73	4,75	0,48	0,60
3.				6,0			30		87	5,66	0,57	0,69
4.				7,0			35		99	6,44	0,65	0,80
5.				7,9			39,5		111	7,22	0,73	0,91
6.				9,0			45		127	8,26	0,84	1,03
7.				10,2			51		141	9,17	0,93	1,17

Wartości zawarte w tabeli

Zmierzone:

I_t - prąd twornika silnika [A],

I_f - prąd wzbudzenia silnika [A],

Obliczone:

M_r - moment rozruchowy [Nּm]

M_n - moment znamionowy [Nּm]

M_r/M_n - stosunek momentu rozruchowego do momentu znamionowego

5. Wyznaczanie charakterystyk roboczych n, M, M_i, I_t, η = f(P₂)

(U = U_n = const, I_f = I_fn = const)

Tab.5 Wyznaczanie charakterystyk roboczych

Lp.	U	I	It	If	E	esz	n	M	Mi	Pi	P1	P2	η	Uwagi
		[V]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[obr/min]	[Nּm]	[Nּm]	[kW]	[kW]	[W]		[%]
1.	220	9,2	8,8	0,40	206,03	2	1450	9,30	11,94	1,813	2,024	1,412	69
2.			8,4		8,0		207,12	2	1460	8,38	10,84	1,657	1,848		1,272	68
3.			7,5		7,1		208,34	2	1460	7,60	9,68	1,479	1,650		1,154	69
4.			6,0		5,6		210,38	2	1470	5,66	7,65	1,178	1,320		0,859	65
5.			4,2		3,8		212,83	2	1480	3,70	5,22	0,809	0,924		0,562	60
6.			2,2		1,8		215,55	2	1500	1,10	2,47	0,388	0,484		0,167	34,

Wartości zawarte w tabeli

Zmierzone w Tab. 1:

U - napięcie zasilające twornik silnika [A]

I_t - prąd twornika silnika [A],

n - prędkość obrotowa silnika [obr/min],

I_f - prąd wzbudzenia silnika [A],

M - moment wytworzony przez silnik [Nּm]

Obliczone:

I - prąd pobierany z sieci przez silnik [A]

P₁ - moc pobierana [kW]

R^*_tc - rezystancja w obwodzie twornika przeliczona na umowna temperaturę pracy [Ω]

e_sz - spadek napięcia na szczotkach [V]

(Maszyny elektryczne, rozdział 6.4 KOMUTACJA, A.M.Plamitzer)

E - SEM twornika [V]

P_i - moc wewnętrzna maszyny [kW]

M_i - moment wewnętrzny [Nּm]

P₂ - moc na wale silnika [kW]

η - sprawność [%]

6) Przykładowe obliczenia

Ad. 5a)

Ad. 5b)

Ad 5c)

Ad 5d)

Ad. 5e)

Przy obciążeniu powyżej 0,25I_n:

Przy obciążeniu poniżej 0,25I_n: (nie mieliśmy takich punktów pomiarowych)

7. Charakterystyki silnika

a) Charakterystyka mechaniczna n=f(I_t)

U=U_n = const, R_f = const.

b) Charakterystyka mechaniczna n=f(M)

U=U_n = const, R_f = const.

c) Charakterystyka prędkości obrotowej n=f(I_f)

U=U_n=const, I_t=I_tn= const.

d) Charakterystyka regulacji I_f=f(I_t).

U=U_n=const, n=n_n= const

e) Charakterystyka momentu rozruchowego M_r=f(I_t)

n = 0, I_f =I_fn=0,4 [A] i I_f = 0,5I_fn = 0,2 [A]

f) Charakterystyki robocze n, M, I_t, η = f(P₂)

U=U_n=const i I_f=I_fn =const.

5) Wnioski

Wartości odczytane z siłomierza zostały pomniejszone o 3 [N] gdyż tyle wskazywał siłomierz przed pomiarem (błędne wskazanie 0).

Procentowa zmiana prędkości obrotowej, przy przejściu silnika od pracy znamionowej do biegu jałowego wyniosła 3,4% co jest zgodne z normą (0,2%-20%).

W przypadku charakterystyki n=f(I_f), kształt odbiega od teoretycznej (dla punktów pomiarowych) jest to spowodowane nie liniową zależnością strumienia Ψ od prądu wzbudzenia. Gdyby jednak pomiary przeprowadzić dla większych prędkości silnika (co jest niemożliwe z uwagi na ograniczoną wytrzymałość mechaniczną), charakterystyka zbliżyła by się do teoretycznej.

Z charakterystyki momentu rozruchowego M_r=f(I_t) widać że moment rozruchowy silnie zależy od wartości prądu wzbudzenia. Zmniejszenie prądu wzbudzenia zmniejsza znacznie moment rozruchowy.

Z charakterystyki regulacji widzimy ,że zwiększając prąd twornika, przy jednoczesnym utrzymaniu stałej prędkości i stałego nap. zasilania, prąd wzbudzenia maleje co jest typowe dla silników bocznikowych.

10

---