str. 1

Temat: Silniki prądu stałego i ich właściwości ruchowe.
1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki:
a) samowzbudne
 bocznikowe;
 szeregowe;
 szeregowo-bocznikowe
b) obcowzbudne
2. Pracę silnika prądu stałego charakteryzują następujące wielkości:
U
M
I
n
- napięcie zasilania;
- moment obciążenia;
- prąd obciążenia (zależny od momentu obciążenia);
- prędkość obrotowa.
Właściwości ruchowe silników wszystkich typów można określić na podstawie następujących
zależności:
Φ
Φ
Z ostatniego równania można wyznaczyć prędkość obrotową:
Φ
przy czym cM i cE – stałe zależne od parametrów silnika.
3. Najistotniejsze właściwości ruchowe silników przedstawia się w sposób wykreślny za
pomocą charakterystyk:
n=f(I) lub n=f(M) przy U=cont i Rf=const zwanych charakterystykami mechanicznymi silnika
prądu stałego
M=f(I) przy U=const i Rf=const zwanej charakterystyką momentu silnika prądu stałego.
4. Silnik bocznikowy.
W silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzające jest połączone równolegle z uzwojeniem
twornika i zasilane napięciem sieci U (rys. 8.52).
Charakterystyki mechaniczne silnika bocznikowego wyznacza się przy U=const i Rf=const
(prąd wzbudzenia jest stały). Jeżeli pominie się wpływ oddziaływania twornika, to:
Φ
str.1 Φ
Jak wynika z powyższego wzoru charakterystyka n=f(I) przy U=const i Rf=const ma
w przybliżeniu przebieg prostoliniowy (rys. 8.53).
Zmiana prędkości obrotowej przy przejściu od biegu jałowego n0 do obciążenia
znamionowego nN nazywa się zmiennością prędkości:
Zmienność prędkości silnika bocznikowego wynosi 3÷8%, a z uwzględnieniem oddziaływania
twornika 2÷5%.
Charakterystyki o tak małej zmienności prędkości zalicza się do charakterystyk sztywnych
i nazywa się charakterystykami bocznikowymi.
5. Silnik szeregowy.
W silniku szeregowym uzwojenie wzbudzające jest połączone szeregowo z uzwojeniem
twornika (wirnika) i uzwojeniem biegunów komutacyjnych (rys. 8.58).
Prąd pobierany z sieci jest jednocześnie prądem twornika i prądem wzbudzenia I=Ia=If.
str.2 Właściwości ruchowe silników szeregowych w zasadniczy sposób różnią się od właściwości
ruchowych silników bocznikowych.
Strumień zależy od prądu obciążenia; wzrostowi momentu obciążenia odpowiada wzrost
prądu obciążenia i wzrost strumienia zgodnie z charakterystyką magnesowania obwodu
magnetycznego maszyny.
Charakterystyki silnika szeregowego.
Jeżeli założymy liniową zależność strumienia od prądu, to prędkość obrotową można
określić wzorem:
Na rys. 8.60. przedstawiono charakterystykę mechaniczną silnika szeregowego.
Bardzo duża prędkość obrotowa przy małych obciążeniach może doprowadzić do
uszkodzenia silnika ze względu na przekroczenie jego wytrzymałości mechanicznej.
str.3 Silnik szeregowy nie może pracować w stanie jałowym i musi być połączony z maszyną
roboczą za pomocą sprzęgła lub przekładni zębatej (nie wolno stosować pasa klinowego).
Wadą silnika szeregowego jest możliwość rozbiegania się, natomiast jego zaletą jest duży
moment rozwijany podczas rozruchu Mr=cI2r.
Moment rozwijany podczas rozruchu jest wprost proporcjonalny do kwadratu prądu
rozruchowego.
Silniki te są stosowane do napędu urządzeń ruszających pod dużym obciążeniem.
Porównanie momentów i prądów rozruchowych silnika szeregowego i bocznikowego
umożliwia rys. 8.61.
6. Silnik szeregowo-bocznikowy.
Silnik szeregowo-bocznikowy ma dwa uzwojenia wzbudzające: bocznikowe i szeregowe
(rys. 8.62.).
Silnik taki ma właściwości zbliżone do silnika bocznikowego lub szeregowego w zależności
od udziału przepływów bocznikowego i szeregowego.
str.4 W praktyce stosuje się zgodne połączenie uzwojeń, tzn. takie że strumienie wytworzone
przez uzwojenie szeregowe i bocznikowe dodają się, przy czym przepływ bocznikowy
odgrywa dominującą rolę.
Przy niezgodnym dozwojeniu otrzymalibyśmy
zapewniającą stabilnej pracy (rys. 8.63a).
charakterystykę
mechaniczną
nie
Porównując charakterystykę mechaniczną silnika szeregowego
z charakterystyką
mechaniczną silnika dozwojonego zgodnie (rys. 8.63b), można stwierdzić że silnik
szeregowo-bcznikowy nie ma ujemnej cechy rozbiegania się w stanie jałowym, jaką miał
silnik szeregowy. W porównaniu z silnikiem bocznikowym ma tę zaletę, że wykazuje duży
moment rozruchowy.
str.5