Schemat układu połączeń do badania prądnicy bocznikowej samowzbudnej

Schemat połączeń układu do badania silnika bocznikowego prądu stałego obciążonego prądnicą bocznikową obcowzbudną prądu stałego

Wnioski:

Pierwsza część ćwiczenia dotyczyła badania charakterystyk silnika bocznikowego: biegu jałowego , obciążenia oraz charakterystyki regulacyjnej .W pierwszej z nich badaliśmy wpływ wartości prądu wzbudzenia na obroty silnika. Zgodnie z zależnością

wraz ze wzrostem strumienia magnetycznego prędkość obrotowa powinna maleć, zatem wykres zależności n=f(Iw) powinien mieć kształt łagodnie opadającej krzywej. Ze względu na nasycenie magnetyczne nie jest to zależność liniowa i taką krzywą otrzymaliśmy. Jej mała krzywizna wynika z wąskiego zakresu badanych wielkości, ale zasadniczo jest ona zgodna z założeniem. Wynik tego badania należy uznać za poprawny.

Badanie charakterystyki obciążeniowej polegało na wyznaczeniu zależności prądu twornika, obrotów i sprawności od momentu obrotowego silnika. Wykres n=f(M) to wklęsła krzywa opadająca od obrotów biegu jałowego do obrotów nominalnych. Jest to niewielki spadek (rzędu 3-10%) wynikający z wzrostu prądu twornika (równolegle z nim wzrasta prąd wzbudzenia i strumień który jest jednak zmniejszany przez działanie prądu twornika, dlatego obroty maleją wolniej). Także tutaj otrzymane wyniki są zgodne z oczekiwaniami. Wykres I=f(M) to rosnąca krzywa zgodnie ze wzorem: M=cφIt a jej zakrzywienie wynika z reakcji twornika zmniejszającego strumień (rosnący prąd musi niwelować ten ubytek strumienia).Otrzymana krzywa dokładnie odpowiada założeniom chociaż rozrzut wyników jest dość duży. Wykres sprawności η=f(M) to wypukła krzywa mająca ekstremum w pobliżu mocy (momentu) znamionowego i osiągająca około 90%.(tak są konstruowane silniki) Charakter krzywej wynika z tego , że straty zależą od kwadratu prądu. Otrzymana krzywa przedstawia jedynie pierwszą część charakterystyki (nie przeciążaliśmy silnika). Jednak wyniki pomiaru nieco odbiegają od założonych(sprawność powyżej 100%!). Jest to zapewne efekt błędu odczytu a być może także zbyt optymistycznie założonych strat podstawowych(rdzenia i uzwojenia), strat dodatkowych i strat obciążenia(najbardziej widoczne przy Pmax).Charakterystyka regulacyjna to wykres zależności prądu wzbudzenia od momentu silnika Iw=f(M). Ma ona kształt wypukłej krzywej. Wynika on z założonej stałości prędkości obrotowej n. Aby ją utrzymać, należy zwiększać prąd wzbudzenia(przy zadanym spadku obciążenia). Jej kształt wynika z charakteru krzywej n=f(M) oraz nasycenia magnetycznego, bowiem wzrost strumienia potrzebny do obniżenia wartości osiąganego momentu jest nieliniowy. Zasadniczy kształt zależności został otrzymany w naszym badaniu, a zbyt mała wypukłość krzywej wynika z małej ilości pomiarów.

Druga część ćwiczenia dotyczyła badania charakterystyk: biegu jałowego, zewnętrznej oraz regulacyjnej prądnicy bocznikowej. Charakterystyka biegu jałowego to krzywa wypukła (logarytmiczna) , której kształt wynika z nasycenia magnetycznego rdzeni biegunów . Po osiągnięciu wartości E napięcie wzrasta bardzo powoli mimo znacznego zwiększania prądu wzbudzenia(przestaje wówczas wzrastać strumień). Dokładnie taką charakterystykę otrzymaliśmy w pomiarach. Charakterystyka zewnętrzna to zależność napięcia na zaciskach prądnicy w funkcji obciążenia czyli prądu twornika. Jest ona bardziej miękka niż dla prądnicy obcowzbudnej. Wynika to z faktu,, że spadek napięcia ma dodatkową przyczynę: oprócz działania prądu twornika oraz spadku napięcia na oporze twornika dochodzi tutaj jeszcze spadek wywołany przez zmniejszenie prądu wzbudzenia (a więc i strumienia) spowodowane tym, że prąd ten stanowi przecież część prądu twornika i spada wraz z nim. Ogólnie otrzymana zależność odpowiada rzeczywistej. Ostatnia z badanych charakterystyk to wykres Im=f(It)

czyli charakterystyka regulacyjna. Normalnie jest to wygięta w górę krzywa, której nieliniowość wynika ze wzrostu niekorzystnego oddziaływania prądu twornika na strumień wypadkowy wraz ze wzrostem tego prądu. Tutaj otrzymana funkcja znacznie odbiega od przebiegu rzeczywistego-jest poziomą linią prostą. Tak duże odstępstwo to efekt niemożności utrzymania stałego napięcia znamionowego prądnicy przy jednocześnie stałych obrotach. Wskutek tego prąd magnesujący zamiast rosnąć pozostaje stały i zniekształca charakterystykę.

Generalnie wyniki naszych badań są zgodne z oczekiwanymi i dowodzą przydatności maszyn prądu stałego w wielu dziedzinach techniki, choć te coraz częściej oddają pole maszynom prądu przemiennego wyposażonym w elektroniczne układy sterujące znacznie poszerzające zakres ich możliwych zastosowań.

---