20120111138

w

Ćwiczenie 10. Badanie prądnicy prądu stałego

Celem ćwiczenia jest doskonalenie umiejętności zestawiania obwodów elektrycznych z przyrządów laboratoryjnych, oraz umiejętności pomiarów parametrów obwodów elektrycznych przyrządami wskazówkowymi i cyfrowymi, a także praktyczne zapoznawanie się 2 obsługą i właściwościami prądnicy prądu stałego.

10.1. Zasada działania prądnicy prądu stałego

Zasadę działania prądnicy prądu stałego ilustruje rys. 10.la. W polu magnetycznym umieszczona jest sztywny zwój w formie ramki. Kotkę przewodu, który tworzy zwój dołączone są do połówek rozciętego pierścienia zwanego komutatorem. Pierścień ten wykonany jest również z materiału przewodzącego. Przylegają do niego ściśle dwie tzw szczotki. Pierwotnie były tu stosowane rzeczywiście szczotki z drutu miedzianego, co później zarzucono jako niepraktyczne. Obecnie szczotki robione są w formie bloków odpow iednio spreparowanego grafitu, dociskanych do komutatora sprężynami.

a)    b)

Rys. 10.1. Zasada działania prądnicy prądu stałego

a) model maszyny; b) przebieg napięcia; c) przebieg napięcia przy dwu ramkach na wirniku;

Ramka, wraz z komutatorem, wiruje w polu magnetycznym. Szczotki natomiast (i reszta obwodu) pozostają nieruchome. Wartość strumienia magnetycznego sprzężonego z tamką zmienia się w czasie w sposób sinusoidalny. Zatem - na mocy prawa Faraday’n - w przewodzie ramki indukuje się siła elektromotoryczna zmieniająca się również sinusoidalnie. Co pół okresu zmienności indukowanej SEM zmienia się szczotka do której przylega dana połówka pierścienia. Stąd na zaciskach, „za szczotkami” przebieg napięcia jest jak na rys. 10. Ib. Jest to tzw. sinusoida wyprostowana dwupołówkowo.

Łatwo zauważyć, źc gdy zamiast jednego użyć dwu zwojów umieszczonych prostopadle jeden do drugiego i ich przewody dołączać do odizolowanych od siebie ćwiartek rozciętego na cztery części („działki”) komutatora, to napięcie na zaciskach „za szczotkami” będzie miało przebieg jak na rys. lO.łc. Jest to napięcie nieomal stale, na które nakładają się tzw. pulsacje . Pulsacje te są tym mniejsze im więcej działek ma komutator i im więcej poprzemieszcznnych względem siebie zwojów znajduje się na wirniku. W spotykanych prądnicach są ich dziesiątki, stąd napięcie tych prądnic jest nie „nieomal” stałe lecz „po prostu” stałe.

Komutator, wtsz ze współpracującą z nim parą szczotek, tworzy - jak to wynika z powyższych rozważań - mechaniczny prostownik prądu elektrycznego. Uprawnione jest więc stwierdzenie, że prądnica prądu stałego to prądnica prądu zmiennego wyposażona w prostownik (mechaniczny).