background image

LABOLATORIUM NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH 

Mechatronika III rok 

 

 

Ćwiczenie nr 1m 

 

 

„Badanie układów napędowych z silnikiem szeregowym prądu 

stałego” 

 

 

 

 

Cel ćwiczenia:  

Celem dwiczenia jest poznanie właściwości i podstawowych charakterystyk oraz 
sposobów regulacji prędkości silnika szeregowego.  

 

Mechatronika  Gl01 

Grupa: IV  

04.11.2013 

Mateusz Burcon 

Arkadiusz Dul 

Paulina Ciuraszkiewicz  

 

background image

Wykaz przyrządów i aparatury pomiarowej: 

- Amperomierze 

- Woltomierze 

- Przerywacz 

- Silnik: 

- Prądnica hamownicza: 

- Prądniczka tachometryczna: 

  

Układy połączeo: 

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem 
szeregowym  zasilany z sieci sztywnej prądu stałego: 

 

 

 

 

 

background image

Schemat układu pomiarowego do badania układu napędowego z silnikiem 
szeregowym zasilanym poprzez przerywacz:

 

 

Wyniki pomiarów: 

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu sieci sztywnej: 

U

mt 

I

mt 

P

mt 

U

gt 

I

gt 

P

gt 

U

ω 

ω 

ΔP

R

Gt 

ΔP

Cu 

P

η 

obr/min 

rad/s 

Ω 

Nm 

225  4,80  1080  200  3,50  700,00  100 

1200 

125,60  123 

1,15 

14,03 

837,03 

6,66 

77,50 

236  4,00 

944 

220  2,50  550,00  110 

1320 

138,16  142 

1,22 

7,63 

699,63 

5,06 

74,11 

220  3,60 

792 

235  2,00  470,00  115 

1380 

144,44  153 

1,19 

4,76 

627,76 

4,35 

79,26 

220  3,20 

704 

250  1,50  375,00  120 

1440 

150,72  162 

1,23 

2,77 

539,77 

3,58 

76,67 

220  3,10 

682 

260  1,30  338,00  125 

1500 

157,00  171 

1,24 

2,10 

511,10 

3,26 

74,94 

220  2,90 

638 

270  1,10  297,00  130 

1560 

163,28  184 

1,25 

1,52 

482,52 

2,96 

75,63 

 

Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej przy zasilaniu z sieci sztywnej z 
dodatkową rezystancją: 

 

U

mt 

I

mt 

P

mt 

U

gt 

I

gt 

P

gt 

U

ω 

ω 

ΔP

R

Gt 

ΔP

Cu 

P

η 

obr/min 

rad/s 

Ω 

Nm 

205 

4,8 

984 

265 

0,9 

238,5 

125 

1500 

157,00  171  1,265 

1,025 

410,5 

2,615 

41,7 

200 

2,9 

580 

250 

250 

120 

1440 

150,72  162 

1,26 

1,260 

413,3 

2,742 

71,3 

200 

3,1 

620 

235 

1,4 

329 

115 

1380 

144,44  153 

1,23 

2,411 

484,4 

3,354 

78,1 

197 

3,2  630,4  230 

1,5 

345 

110 

1320 

138,16  142 

1,23 

2,768 

489,8 

3,545 

77,7 

190 

3,4 

646 

210 

1,8 

378 

105 

1260 

131,88  133 

1,21 

3,920 

514,9 

3,904 

79,7 

190 

3,6 

684 

200 

2,1 

420 

100 

1200 

125,60  123 

1,19 

5,248 

548,2 

4,365 

80,2 

 

background image

 

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnikiem 
wypełnienia przerywacza: 

Dla ε=0,4 

U

mt 

I

mt 

P

mt 

U

gt 

I

gt 

P

gt 

U

ω 

ω 

ΔP

R

Gt 

ΔP

Cu 

P

η 

obr/min 

rad/s 

Ω 

Nm 

90 

1,5 

135  170 

85 

1020  106,76 

97 

0,000 

97,0 

0,909  71,85 

90 

1,7 

153  155 

0,2 

31 

75 

900 

94,2 

84 

1,32 

0,053 

115,1 

1,221  75,20 

90 

2,2 

198  130 

0,6 

78 

65 

780 

81,64 

70 

1,29 

0,464 

148,5 

1,819  74,98 

90 

2,6 

234  110 

1,1 

121 

55 

660 

69,08 

57 

1,25 

1,513 

179,5 

2,599  76,71 

90 

3,4 

306 

85 

170 

45 

540 

56,52 

43 

1,19 

4,760 

217,8 

3,853  71,16 

90 

4,7 

423 

60 

3,9 

234 

35 

420 

43,96 

32  1,135 

17,263 

283,3 

6,444  66,97 

 

Dla ε=0,6 

U

mt 

I

mt 

P

mt 

U

gt 

I

gt 

P

gt 

U

ω 

ω 

ΔP

R

Gt 

ΔP

Cu 

P

η 

obr/min 

rad/s 

Ω 

Nm 

140 

2,1 

294  190 

0,5 

95  97,5 

1200 

125,6 

123 

1,3 

0,325 

218,3 

1,738  74,26 

140 

2,6 

364  170 

0,9 

153 

85 

1020  106,76 

97  1,265 

1,025 

251,0 

2,351  68,96 

140 

3,1 

434  145 

1,5 

217,5 

75 

900 

94,2 

84 

1,23 

2,768 

304,3 

3,230  70,11 

140 

3,7 

518  125 

2,4 

300 

65 

780 

81,64 

70  1,184 

6,820 

376,8 

4,616  72,75 

140 

4,9 

686  100 

3,9 

390 

55 

660 

69,08 

57  1,135  17,263 

464,3 

6,721  67,68 

140 

6,5 

910 

80 

6,1 

488 

45 

540 

56,52 

43 

1,09  40,559 

571,6  10,113  62,81 

 

Dla ε bliskiego 1 

U

mt 

I

mt 

P

mt 

U

gt 

I

gt 

P

gt 

U

ω 

ω 

ΔP

R

Gt 

ΔP

Cu 

P

η 

obr/min 

rad/s 

Ω 

Nm 

190  3,5 

665 

200  1,9 

380 

100 

1200 

125,6 

123 

1,3 

4,7 

507,6 

4,1 

76,33 

190  4,2 

798 

175  2,9 

507,5 

90 

1080 

113,1 

110 

1,16 

9,8 

627,3 

5,5 

78,65 

190  3,8 

722 

185  2,3 

425,5 

95 

1140 

119,3 

118 

1,17 

6,2 

549,7 

4,6 

76,18 

190  4,8 

912 

160  3,6 

576 

85 

1020 

106,8 

105 

1,14 

14,8 

695,8 

6,5 

76,23 

190  5,1 

969 

150  4,1 

615 

80 

960 

100,5 

97 

1,14 

19,2 

731,2 

7,3 

75,44 

190  5,7  1083  140  4,9 

686 

75 

900 

94,2 

85 

1,11 

26,6 

797,7 

8,5 

73,66 

190  6,4  1216  130  5,9 

767 

70 

840 

87,9 

75 

1,1 

38,3 

880,3 

10 

72,37 

190  7,3  1387  115  7,3 

839,5 

65 

780 

81,6 

70 

1,08 

57,5 

967,1 

11,8 

69,2 

 

 

 

background image

Wyznaczanie charakterystyk regulacyjnych przy regulacji współczynnika 
wypełnienia przerywacza: 

 

Współczynnik 
wypełnienia ε 

I

gt 

U

ω 

Obr/min 

0,3 

27,5 

330 

0,4 

47,5 

570 

0,5 

40 

480 

0,6 

65 

780 

0,67 

75 

900 

0,7 

82,5 

990 

0,85 

97,5 

1170 

0,3 

22,5 

270 

0,4 

35 

420 

0,5 

42,5 

510 

0,6 

60 

720 

0,67 

70 

840 

0,7 

77,5 

930 

0,85 

92,5 

1110 

 

Przykładowe obliczenia: 

Moc elektryczna pobrana przez silnik szeregowy: 

P

M

=U

Mt

 I

Mt

=225 4,8=1080W 

Moc elektryczna generowana przez prądnice hamowniczą: 

P

G

=U

Gt

 I

Gt

=200 3,5=700W 

Prędkośd obrotowa: 

n=k

ω

 U

ω

=12 100=1200 obr/min 

Prędkosd kątowa: 

ω=

  

  

=

      

  

=125,6 

Straty obciążenia hamownicy: 

ΔP

Cu

=I

G

2

 R

Gt

=3,5

2

 1,15=14,03W 

Moc mechaniczna na wale silnika: 

background image

P

m

=P

G

+ΔP

0

+ΔP

Cu

=700+123+14,03=837,03 

Moment mechaniczny na wale silnika: 

M=

  

 

=

      

     

=6,66 

 

Wykresy: 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

120

130

140

150

160

170

Charakterystyka naturalna

z dodatkową rezystancją w
obwodzie twornika

background image

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

4

6

8

10

12

40

60

80

100

120

140

160

180

Dla E=0,4

dla E=0,6

dla E bliskiego 1

Charakterystyka naturalna

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

dla prądu równego 2A

dla prądu równego 3A

background image

Wnioski: 

Współczynnikiem wypełnienia przerywacza można sterowad prędkością obrotową silnika, im 
większy współczynnik tym większa prędkośd obrotowa.  Dodatkowa rezystancja obniża 
prędkośd obrotową silnika.  Dla znamionowych wartości silnika prędkośd obrotowa jest 
wyższa niż dla pozostałych przypadków. Przy zasilaniu z sieci sztywnej z dodatkową 
rezystancją przy wzroście prędkości obrotowej sprawnośd spada. Reszta charakterystyk ma 
podobny kształt zbliżonej do charakterystyki sprawności dla warunków znamionowych.