ĆWICZENIE P1 SILNIKI PRĄDU STAŁEGO – Instrukcja

ĆWICZENIE P1
SILNIKI PRĄDU STAŁEGO –
Instrukcja
Przedmiotem badań są następujące silniki prądu stałego:
obcowzbudny
szeregowy
P2Mb54b
PzSc16011
Un (V )
220
220
In (A)
28.8
28.8
Pn (W )
5500
5500
nn (obr/min)
1450
1500
typ
I. Bieg jałowy silnika obcowzbudnego – pomiary do rozdzielenia strat w żelazie i strat
mechanicznych.
Ponieważ straty mechaniczne w maszynie zależą
jedynie od prędkości obrotowej do ich oddzielenia
od strat w żelazie służy pomiar mocy pobranej
przez maszynę w stanie jałowym w funkcji napięcia twornika przy stałej prędkości wirowania.
Stałość tej wielkości, mimo zmieniającego się napięcia twornika, można – w pewnym zakresie –
uzyskać odpowiednim zmniejszaniem prądu wzbudzenia silnika. Zwykle najistotniejsze jest określenie parametrów zbliżonych do stanu znamionowego więc naogół pomiar jest wykonywany dla ustalonej prędkości równej lub tylko nieznacznie różnej
od znamionowej.
Badany silnik jest sprzęgnięty z prądnicą i silnikiem szeregowym prądu stałego o podobnych wielkościach mechanicznych. Z tego względu można
przyjąć, że straty mechanicznego badanego silnika stanowią 31 strat całego zespołu. Moc pobierana przez silnik podczas biegu jałowego P0 = Ut It
zawiera także straty w miedzi twornika. Tak więc
suma strat w żelazie i mechanicznych to P0 −It2 Rt ,
gdzie rezystancja obwodu twornika Rt = 0.73 Ω.
Orientacyjny zakres zmian napięcia twornika podczas pomiarów w stanie jałowym wynosi (85 ÷
200) V .
Przed rozpoczęciem pomiarów w stanie jałowym
należy:
1. Przełącznik zasilania ustawić w pozycji Obcowzbudny.
2. Upewnić się, że szeregowe rezystancje w obwodzie twornika – rozruchowa i dodatkowa
zwierana wyłącznikiem W2– rzeczywiście są
zwarte (W2 w pozycji 1) a wyłącznik obciążenia W4 otwarty.
3. Po uruchomieniu programu miernik – jest
dostępny skrót na pulpicie – należy sprawdzić czy ustawienia programu są właściwe dla
pomiarów stałoprądowych, czyli czy ostatnia
linia zawiera U1 , I1 , U2 i I2 . Jeśli nie, proszę
wybrać z menu Opcje a z podmenu Pokazuj
U1 , I1 , U2 i I2 .
4. Sprawdzić czy ustawione są jako aktywne kanały:
a)
b)
c)
d)
e)
7 – tachoprądnica,
9 – napięcie stałe U1 ,
11 – prąd stały I1 ,
12 – prąd stały I2 ,
pozostałe kanały winny być ustawione
jako niepodłączone.
5. Sprawdzić czy współczynniki skali dla
wszystkich kanałów mają wartość równą 1
(w menu pozycja druga z lewej, Skale).
Przebieg pomiaru:
1. Pomiary rozpoczyna się przyciskiem Start
(w menu z lewej bezpośrednio obok Opcji).
2. Z menu Próby proszę wybrać Pomiar czegoś tam.
3. Po ukazaniu się nowego okna Pomiar wybranych wielkości, należy wybrać z menu
Dane pozycję Zacznij nową próbę.
4. Wynikiem takiego wyboru jest ukazanie się
dwóch okien; pierwsze jest przewidziane do
tekstowego opisu próby (co zostanie wpisane zależy wyłącznie od użytkownika), drugie
zawiera dane znamionowe maszyny.
5. Bezpośrednio po wypełnieniu pozycji w tych
oknach i ich zamknięciu ukaże się okno Pomiary w formie tabeli. Jest ona tak skonstruowana, że interesujące nas pozycje pomiarów stałoprądowych znajdują się na prawym,
niewidocznym końcu. Trzeba więc poziomym
suwakiem u dołu odpowiednio je przesunąć.
Okno ma przyciski u dołu, które służą do
obsługi pomiarów. Gdyby były niewidoczne
trzeba nieco przesunąć całe okno do góry.
6. Kolejne punkty pomiaru inicjuje się przyciskiem Zmierz.
7. Po wykonaniu pomiarów, przyciskiem Wykresy, można uzyskać wykresy zmierzonych
wielkości. Jako zmienną niezależną (może być
tylko jedna) należy wskazać U1 . Zmiennymi
zależnymi są I1 i P1 . Do tego służy okno Co
pokazać na wykresie.
8. Po kliknięciu prawym klawiszem myszy w polu wykresu ukaże się menu, z którego należy
wybrać Kopiuj dane do schowka. Zawartość schowka można zarówno wstawić (poleceniem Ctrl+V) do arkusza kalkulacyjnego
Excel jak i do zbioru tekstowego.
II. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika obcowzbudnego n = n(It ).
IV. Wyznaczanie charakterystyki rozruchowej
Tr = Tr (Ir ).
Pomiary charakterystyk mechanicznych wykonuje
się podobnie jak pomiary w stanie jałowym. Jedyna różnica to wybór innych wielkości wyjściowych
(przedstawianych na wykresie). Tu będzie to prędkość obrotowa nt w funkcji prądu twornika I1 .
Po wyłączeniu napięcia zasilającego należy założyć na sprzęgło między silnikiem szeregowym
a prądnicą dźwignię blokującą, naciskającą na
belkę tensometryczną. Przed pomiarami konieczne jest wyzerowanie mostka tensometrycznego.
Aby możliwie ograniczyć wpływ tarcia statycznego (dla trzech sprzęgniętych maszyn komutatorowych będzie na pewno znaczące) przed każdym
odczytem napięcia rozrównoważenia mostka warto lekko wychylić dźwignię z położenia ustalonego
w obie strony. Jako miarodajne przyjmuje się średnie wskazania z obu położeń.
Uwaga: Norma PN-72Ę04270 jako charakterystykę mechaniczną silnika obcowzbudnego uznaje zarówno zależność n = n(It ) jak i n = n(Tm ).
Prądu wzbudzenia obcego odpowiadającego znamionowym wartościom prądu i napięcia twornika
oraz prędkości obrotowej dla badanego silnika nie
da się określić pomiarowo, ponieważ nie ma możliwości obciążenia tego silnika na poziomie znamionowym. Wartość tę należy przyjąć jako równą
około 0.65 A.
Charakterystyki mechaniczne należy wyznaczyć
dla następujących przypadków:
Rd
It (A)1
Ut (V )
If (A)
180
0.65
0
3.0 ÷ 13
180
0.65
>0
2.5 ÷ 11
180
0.60
0
2.5 ÷ 13
150
0.65
0
1.8 ÷ 10
gdzie: Ut , It – napięcie i prąd twornika, If – prąd
wzbudzenia, Rd – rezystancja dodatkowa w obwodzie twornika.
III. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika szeregowego n = n(Tm ). Napięcie zasilające, z prostownika sterowanego, należy
sprowadzić do zera a następnie ustawić przełącznik W3 w pozycji Szeregowy po czym wykonać
rozruch napięciowy silnika.
Charakterystyki mechaniczne należy wyznaczyć
dla następujących przypadków:
Ut (V )
Rd
It (A)1
150
0
10 ÷ 16
150
>0
9 ÷ 14
120
0
2.5 ÷ 14
Uwaga: Chociaż maksymalna prędkość badanego
silnika szeregowego wynosi 3000 obr/min ze względu na rodzaj zasilania – dwupulsowy prostownik
sterowany – nie należy ustawiać wartości większych od około 2000 obr/min gdyż powoduje to
wchodzenie w zakres prądów przerywanych.
1 Orientacyjne zakresy zmian prądu twornika odczytane
w okienku programu Miernik
Uzyskana z tych pomiarów charakterystyka rozruchowa, zwykle przedstawiana jako zależność Tr =
Tr (Ir2 ) ze względu na prawie prostoliniowy przebieg, pozwala narysować mierzone wcześniej charakterystyki mechaniczne jako relacje n = n(Tm )
a nie n = n(It ) jak to było możliwe dla silnika
obcowzbudnego.