POLITECHNIKA L SKA

WYDZIAŁ IN YNIERII RODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZ DZE ENERGETYCZNYCH

LABORATORIUM ELEKTRYCZNE

Pr dnica pr du stałego.

(E – 13)

www.imiue.polsl.pl/~wwwzmiape

Opracował: Dr in. Włodzimierz OGULEWICZ

Sprawdził: Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ

Zatwierdził: Dr hab. in . Janusz KOTOWICZ

1. Cel wiczenia.

Celem wiczenia jest poznanie budowy i własno ci ruchowych pr dnic pr du stałego. W wiczeniu nale y po wykonaniu pomiarów sporz dzi komplet charakterystyk badanej maszyny.

2. Wprowadzenie.

2.1. Budowa maszyny pr du stałego.

Maszyna komutatorowa pr du stałego posiada co najmniej dwa uzwojenia.

Uzwojenie wzbudzenia tej maszyny mie ci si w stojanie (cz nieruchoma

maszyny), a uzwojenie twornika uło one jest w łobkach wirnika (cz ruchoma maszyny). Pr d stały, płyn cy w uzwojeniu wzbudzenia wytwarza stałe wzgl dem stojana pole magnetyczne. Pole to jest jednocze nie polem wiruj cym kołowym wzgl dem obracaj cego si twornika. W pr dnicy powoduje to indukowanie napi cia twornika.

uzwojenie wzbudzenia

twornik

uzwojenie pomocnicze

jarzmo stojana

uzwojenie

twornika

biegun główny

komutator

szczotki

nabi

egunnik

biegun pomocniczy

Rys.1. Budowa maszyny pr du stałego.

Maszyna pr du stałego przył czona do sieci (pr du stałego) mo e pracowa jako pr dnica lub silnik. Istotnym elementem maszyn pr du stałego jest komutator wraz z układem szczotek. Do komutatora wykonanego z (izolowanych mi dzy sob i wałem maszyny) wycinków cylindrycznego walca miedzianego podł czone s pocz tki i ko ce zwojów uzwojenia wirnika tworz c parzyst liczb zamkni tych p tli. W przypadku pr dnicy komutator pełni funkcj prostownika mechanicznego. W silniku umo liwia powstanie momentu elektromagnetycznego (obrotowego) przeł czaj c odpowiednio kierunek pr du w zwojach znajduj cych si pod nabiegunnikami elektromagnesu stojana.

Wytwarzana siła elektromotoryczna – E oraz moment obrotowy – M, nie zale od charakteru pracy maszyny, wyst puj jednocze nie przy pracy pr dnicowej i silnikowej i wyra aj si zale no ciami:

E = cE Φ n

M = cM Φ IA

gdzie: Φ – strumie magnetyczny wytwarzany przez pr d wzbudzenia (If),

n – pr dko obrotowa wirnika,

IA – nat enie pr du twornika,

cE, cM – stałe współczynniki zale ne od budowy maszyny.

Jeden ze sposobów nawini cia i poł czenia z komutatorem uzwojenia twornika przedstawiono na rysunku 2.

S

12

1

11

2

10

3

ω

4

6

9

5

5

8

1

1

6

4

7

2

3

N

Rys.2. Uzwojenie twornika

2.2. Typy maszyn pr du stałego Ze wzgl du na sposób zasilania uzwoje wzbudzaj cych rozró nia si maszyny:

1) Obcowzbudne rys.3a,

2) Samowzbudne:

a) bocznikowe rys.3b,

b) szeregowe rys.3c,

c) szeregowo-bocznikowe rys.3d.

Rys.3a.

Rys.3b.

I

I

Twornik

Twornik

I

A2

E

A1

a

A2

E

A1

I

f

If

F2

E2

Wzbudzenie

Wzbudzenie

bocznikowe

F1

obce

E1

Rys.3d.

Rys.3c.

I

Twornik

Ia

A2

E

A1

I

Twornik

D2

A2

E

A1

D2

D1

Ifb

Wzbudzenie

E1

s

Wzbudzenie

zeregowe

D1

bocznikowo

E2

- szeregowe

3. Badania i pomiary.

3.1. Okre lenie wielko ci mierzonych.

Punkt pracy ka dej pr dnicy pr du stałego wyznaczaj cztery wielko ci ( wielko ci mierzone):

n - pr dko obrotowa,

If - pr d wzbudzenia,

I - pr d obci enia,

U - napi cie obwodu twornika.

Własno ci ruchowe pr dnic mo na okre li za pomoc charakterystyk, podaj cych zwi zki pomi dzy wymienionymi wielko ciami. Pr dnice pracuj z reguły przy stałej (lub praktycznie stałej) pr dko ci obrotowej zadanej z zewn trz, dlatego podstawowe charakterystyki sporz dzane s zwykle przy zało eniu n = const. Rozró nia si trzy zasadnicze grupy charakterystyk:

1. Charakterystyki obci enia U = f (If) ; przy I = const, n = const.

(zale no napi cia pr dnicy od jej pr du wzbudzenia) charakterystyk obci enia przy pr dzie I = 0 nazywa si charakterystyk biegu jałowego U = E0 = f (If).

2. Charakterystyki zewn trzne U = f (I) ; przy If = const, n = const (zale no napi cia pr dnicy od pr du obci enia => odbiornika)

3. Charakterystyki regulacji If = f (I) ; przy U = const, n = const (zale no pr du wzbudzenia od pr du obci enia => odpowiedz na pytanie jak regulowa pr d wzbudzeniaaby utrzyma stałe napi ciepr dnicy przy zmiennym obci eniu).

3.2. Schematy układów pomiarowych.

W celu wyznaczenia w/w charakterystyk ruchowych pr dnicy nale y zestawi układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 4.

L1 L2 L3

I

A

ATr

n

V

G

M

=

A

U

If

Robc

Rys.4. Schemat układu

=

pomiarowego pr dnicy

pr du stałego.