background image

 

PS-1

Wydział InŜynierii Elektrycznej i Komputerowej  
Katedra Maszyn Elektrycznych 
Laboratorium Maszyn Elektrycznych  
 

Ćwiczenie PS – Silniki komutatorowe prądu stałego 

 
Badania wstępne 
Ogl
ędziny zewnętrzne badanej maszyny 

1.  zaznajomienie  się  z  budową  badanej  maszyny:  liczba  biegunów  głównych  i 

pomocniczych,  liczba  szczotek  i  moŜliwość  przesuwania  ich  po  komutatorze, 
moŜliwość  kompensacji  oddziaływania  twornika,  określenie  kierunku  wirowania 
maszyny;  

2.  rozeznanie  sposobu  chłodzenia  maszyny  (chłodzenie  naturalne,  własne,  obce, 

wewnętrzne, zewnętrzne, podwójne); 

3.  sprawdzenie stanu komutatora i szczotek: komutator powinien być gładki, lśniący, nie 

porysowany,  bez  zadziorów  i  zanieczyszczeń  z  odpowiednio  głęboko  wypiłowaną 
izolacją  międzywycinkowa  bez  zanieczyszczeń  w  rowkach;  szczotki  ustawione 
zgodnie  z  dokumentacją  techniczną,  prawidłowo  i  równomiernie  dociśnięte  do 
komutatora nie zakleszczające się w obwodach; 

4.  rozeznanie  tabliczki  zaciskowej  i  oznaczeń  poszczególnych  zacisków  (identyfikacja 

poszczególnych uzwojeń); 

5.  odczyt danych znamionwych badanej maszyny i współpracujących z nią podzespołów. 

 
Pomiar rezystancji izolacji i sprawdzenie ci
ągłości uzwojeń 
Jakość izolacji uzwojeń między poszczególnymi uzwojeniami oraz między tymi uzwojeniami, 
a obudową maszyny dokonuje się megaomomierzem (induktorem) 500V. 
Sprawdzenie  ciągłości  uzwojeń  moŜna  dokonać,  mierząc  rezystancję  poszczególnych 
uzwojeń  dowolną  metodą,  lecz  nie  przekraczając  wartości  prądów  dopuszczalnych. 
Najszybszą  metodą  jest  jednak  metoda  sprawdzenia  ciągłości  megaomomierzem.  Gdy 
uzwojenie zachowuje ciągłość, to wskazanie megaomomierza jest bliskie zeru. 
 
Pomiar rezystancji uzwoje
ń stojana i twornika w temperaturze otoczenia 
Rezystancję  uzwojenia  stojana  mierzy  się  między  odpowiednimi  zaciskami  tabliczki 
zaciskowej.  Pomiar  rezystancji  uzwojenia  twornika  naleŜy  wykonać  ze  szczotkami 
podniesionymi  lub  izolowanymi  od  komutatora.  JeŜeli  podniesienie  lub  izolowanie  szczotek 
od komutatora sprawia duŜe trudności, lub nie moŜe być szybko wykonane, to dopuszcza się 
pomiar rezystancji uzwojenia twornika ze szczotkami przylegającymi do komutatora. 

 

A

 

V

 

R

d

 

 

Rys.1. Układ pomiarowy do pomiaru rezystancji uzwojenia twornika 

JeŜeli  pomiar  jest  wykonany  metodą  techniczną,  to  prąd  doprowadza  się  do  twornika  za 
pośrednictwem szczotek. Woltomierz (miliwoltomierz) łączy się z wycinkami oddalonymi od 
siebie o 

p

2

/

 wycinków, znajdującymi się pod szczotkami w pobliŜu osi szczotek (gdzie: K 

background image

 

PS-2

–  całkowita  liczba  wycinków  komutatora,  p  –  liczba  par  biegunów).  Jeśli 

p

2

/

  będzie 

liczbą ułamkową, to wartość tą naleŜy zaokrąglić do liczby całkowitej. 
Pomiar  naleŜy  powtórzyć  dla  trzech  róŜnych  połoŜeń  wirnika.  Za  wartość  rezystancji 
przyjmuje się średnią arytmetyczną zmierzonych wartości. 
 
Rezystancja przej
ścia między szczotką a komutatorem 
Rezystancja przejścia między szczotką a komutatorem zaleŜy od wartości prądu.Szacunkowo 
przyjmuje  się,  Ŝe  spadek  napięcia  na  rezystancji  dla  jednej  szczotki  w  warunkach 
znamionowych wynosi dla szczotek węglowo–grafitowych ∆U

sz

1V, dla szczotek węglowo–

metalowych ∆U

sz

0,3V

a

I

aN

I

25

,

0

aN

I

sz

U

 

Rys.2. ZaleŜność spadku napięcia na rezystancji przejścia między szczotką a komutatorem  

od prądu wirnika 

 
Oznaczenie pocz
ątków i końców uzwojeń 
Prawidłowe  oznaczenie  początków  i  końców  uzwojeń  określa  się  wg  kierunku  wirowania  
i kierunku przepływu prądu w uzwojeniach maszyny prądu stałego. 
Oznaczenie zacisków uzwojenia biegunów komutacyjnych 
Zaciski  biegunów  komutacyjnych  są  tak  oznaczone  (B1-B2),  aby  prąd  płynący  przez 
szeregowo  połączony  wirnik  i  uzwojenie  biegunów  komutacyjnych  dawał  przeciwne 
amperozwoje. 

V

a)

b)

B1      B2

A1

A2

A1

A2

B2     B1

Φ

a

Φ

a

Φ

Φ

bp

bp

V

V

 

Rys.3. Połączenie biegunów komutacyjnych z twornikiem: a) prawidłowe, b) nieprawidłowe 

Zasilając  niskim  napięciem  przemiennym  szeregowo  połączone  uzwojenia  wirnika  
i  biegunów  pomocniczych,  mierzy  się  przy  tym  samym  prądzie  spadek  napięcia  na 
impedancji wypadkowej uzwojeń. 
Przy połączeniu prawidłowym (przeciwdziałanie strumieni) impedancja będzie mniejsza.  
Ten  sam  efekt  ujemnego  sprzęŜenia  magnetycznego  przy  połączeniu  prawidłowym  uzyskuje 
się,  zasilając  jedno  z  uzwojeń  impulsowo  przerywanym  napięciem  stałym.  Wtedy  w  drugim 
uzwojeniu wyindukuje się napięcie o odpowiedniej biegunowości. 
 
Oznaczenie zacisków uzwojenia wzbudzenia bocznikowego 
Oznaczenie końców uzwojenia bocznikowego moŜna łatwo sprawdzić, łącząc je dowolnie do 
zacisków A1 i B2 (przy pracy silnikowej maszyny). JeŜeli silnik obraca się w prawo to zacisk 

background image

 

PS-3

połączony  z  A1  oznacza  się  jako  E1  a  drugi  -  E2.  Przy  obrocie  w  lewo  oznaczenia  są 
odwrotne. Przy pracy prądnicowej prądnicy bocznikowej i obrocie maszyny w prawo zaciski, 
na których indukuje się napięcie dodatnie, oznacza się A1 i E1, a pozostałe B2 i E2. 
Oznaczenie zacisków uzwojenia wzbudzenia szeregowego 
Przy oznaczaniu zacisków uzwojenia wzbudzenia szeregowego D1-D2 silniku bocznikowo -
szeregowym albo w prądnicy bocznikowo–szeregowej zwieramy to uzwojenie w czasie pracy 
maszyny. JeŜeli przy zwarciu prędkość silnika rośnie, a w prądnicy napięcie maleje, wówczas 
uzwojenia  E1,  E2  i  D1,  D2  dają  strumienie  wzbudzenia  zgodne.  Uzwojenie  D1,  D2  moŜna 
zasilać równieŜ z obcego źródła zasilania. W silniku szeregowym postępuje się analogicznie, 
łącząc dowolnie uzwojenie wzbudzenia szeregowo z zaciskiem B2. JeŜeli silnik obraca się w 
prawo, to zacisk uzwojenia wzbudzenia połączonego z zaciskiem B2 oznacza się przez D1, a 
drugi przez D2. 
Początki  i  końce  uzwojeń  moŜna  równieŜ  wyznaczyć  metodą  impulsów  prądu  stałego.  W 
chwili załączenia do jednego uzwojenia prądu, płynącego zgodnie z kolejnością wskaźników 
cyfrowych,  potencjały  dodatnie  napięć  wyindukowanych  w  pozostałych  uzwojeniach 
wskazują  na  ”2”  (koniec  uzwojenia)  oznaczenia  danego  uzwojenia  ,  a  ujemne  na  ”1” 
(początek uzwojenia). 
 

Program podstawowy ćwiczenia 

Silnik bocznikowy prądu stałego 

Obiektem  badań  jest  silnik  bocznikowy  prądu  stałego,  pracujący  równieŜ  z  dozwojeniem 
szeregowym.  
1.  Zapoznanie  się  z  budową  silnika,  zestawienie  danych  znamionowych  oraz  rezystancji 
uzwojeń. 

aN

U

=230V

tN

I

=15,2A

fN

I

=0,73A

N

n

=1450/min

fN

tN

N

I

I

I

+

=

,  

sumaryczna rezystancja twornika i biegunów komutacyjnych - 

a

R

=0,8

,  

rezystancja dozwojenia szeregowego - 

s

R

=0,07

 

Rys.4. Schemat układu pomiarowego dla silnika bocznikowego z dozwojeniem szeregowym 

background image

 

PS-4

Schemat układu pomiarowego do badania silnika bocznikowego z dozwojeniem szeregowym 
zgodnym,  przedstawia  rys.4.  Silnik  jest zasilany napięciem stałym z oddzielnego stanowiska  
„silnik  asynchroniczny  pierścieniowy  - prądnica obcowzbudna prądu stałego”. Badany silnik 
jest sprzęgnięty z obcowzbudną prądnicą prądu stałego. Regulując prąd wzbudzenia prądnicy 
zmieniamy  jej  obciąŜenie  (moc  wydzielaną  w  grzałkach),  a    tym  samym  obciąŜenie  silnika. 
Obroty  silnika  mierzymy  z  pomocą  tachoprądnicy.  Moment  silnika  wyznaczamy  metodą 
bezpośrednią,  poprzez  odczyt  przeskalowanego  wskazania  wagi,  na  którą  naciskają  łapy 
ruchomego stojana prądnicy obciąŜającej.  
 
2. Wykonanie rozruchu oporowego nieobciąŜonego silnika. 

• 

Rezystor rozruchowy (rozrusznik) 

d

R

 ustawić na wartość maksymalną. 

• 

Rezystorem 

fd

R

 ustawić znamionową wartość prądu wzbudzenia. 

• 

Włączyć  napięcie  zasilające,  ustawione  na  wartość  znamionową 

aN

U

  i  stopniowo 

zmniejszać  rezystancję  rozrusznika 

d

R

  do  zera.  (Prędkość  obrotowa  wzrasta,  aŜ  do 

osiągnięcia wartości ustalonej).  

• 

Rezystorem 

fd

R

 ustawić Ŝądaną wartość prądu wzbudzenia, a tym samym obrotów.  

 
3. Wyznaczenie charakterystyk pracy obciąŜonego silnika. 

• 

silnik bocznikowy bez dozwojenia  szeregowego 

• 

silnik bocznikowy z dozwojeniem  szeregowym zgodnym 

Dla obu układów połączeń, wykonujemy pomiary dla następujących wartości zasilania i 
rezystancji silnika:  
a)  

a

U

=

aN

U

=230V,  

f

I

fN

I

=0,73A,  

d

R

=0 

b)  

a

U

=

aN

U

=230V,  

f

I

fN

I

=0,73A,  

d

R

>0 (ustalić wartość tej rezystancji, np. 

5

c)  

a

=

aN

U

=230

V,  

f

= 0,6A

d

=0 

d)  

a

=200V,  

f

fN

I

=0,73

A,  

d

=0 

Zmieniając  wartość  prądu  wzbudzenia  prądnicy,  odczytujemy  prąd  twornika 

a

,  obroty 

silnika 

n

  i  moment  obrotowy 

.  Wyniki  pomiarów  zapisujemy  w  tabeli,  w  której 

wyróŜniono równieŜ wielkości obliczane na etapie opracowania sprawozdania.  
Pomiary  naleŜy  wykonać  obciąŜając  silnik  prądem  znamionowym  twornika 

aN

I

,  a  następnie 

zmniejszając obciąŜenie od prądu znamionowego do prądu biegu jałowego. 
Przykładowa tabela pomiarowa: 

I [A

[min

-1

P

[W

T [Nm

P

2

 [W] 

η

 [%] 

C

E

Φ

[Nm/A

T

obl 

[Nm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdzie:  

E

C

– stała konstrukcyjna maszyny,  

Φ

 - strumień wzbudzenia, formuły na moce 

1

P

 i 

2

P

 są podane w punkcie 4. 

Przeprowadzone  w  ćwiczeniu  badania  słuŜą  ocenie  zgodności  wyznaczonych  pomiarowo 
charakterystyk  pracy  silnika  w  stanie  ustalonym  z  charakterystykami  otrzymanymi  ze 
wzorów,  wyprowadzonych  na  podstawie  analizy  uproszczonych  modeli  obwodowych 
maszyny.  W  tym  celu  dla  danej  prędkości  wirnika  porównujemy  wartość  momentu: 

zmierzoną  i  obliczoną  z  kolejnych  formuł: 

n

RI

U

C

a

a

E

=

Φ

π

30

,  stąd 

a

E

obl

I

C

T

Φ

=

,  przy 

czym dla silnika bez dozwojenia - 

d

a

R

R

R

+

=

, a z dozwojeniem  - 

d

s

a

R

R

R

R

+

+

=

.  

background image

 

PS-5

Przykładowe przebiegi charakterystyk mechanicznych silnika bocznikowego bez dozwojenia 
szeregowego przedstawione są poniŜej: 

2

3

1

4

n

a

I

0

n

01

n

aN

I

0

 

 
 

Rys.5. Przykładowe przebiegi charakterystyk 

zewnętrznych silnika bocznikowego: 

1 – naturalna, 2 - z oporem dodatkowym w 

tworniku i znamionowym napięciu zasilania,  

3 - przy obniŜonym napięciu zasilania  

i znamionowym wzbudzeniu, 

4 - ze zmniejszonym prądem wzbudzenia  

i znamionowym napięciu zasilania 

 

4. Sprawność silnika. 
Z  racji  budowy  i  zasady  działania  silnik  prądu  stałego  ma  stosunkowo  małą  znamionową 
sprawność  przetwarzania  mocy,  na  poziomie  ok.85%.  WyróŜniamy  metody  wyznaczania 
sprawności. 

 

• 

Metoda bezpośredniego obciąŜenia 

NaleŜy zmierzyć moc 

1

P

 pobraną przez silnik i moc 

2

P

 oddaną na wale silnika. 

Dla silnika:  
- obcowzbudnego -

f

f

a

a

I

U

I

U

P

+

=

1

,  

- bocznikowego -

UI

I

I

U

P

f

a

=

+

=

)

(

1

,  

 Moc oddana mechaniczna: 

30

2

n

T

T

P

=

=

π

,   

stąd:    sprawność 

100

1

2

=

P

P

η

• 

Metoda strat poszczególnych 

100

1

100

100

1

1

1

1

2

=

=

=

P

P

P

P

P

P

P

η

 

gdzie: 

d

sz

m

Fe

wf

wa

P

P

P

P

P

P

P

+

+

+

+

+

=

 

2

)

(

a

d

a

wa

I

R

R

P

+

=

– straty w uzwojeniach wirnika i uzwojeniach szeregowych, 

2

)

(

f

fd

f

wf

I

R

R

P

+

=

 – straty w uzwojeniu wzbudzenia silnika obcowzbudnego lub 

bocznikowego, 

a

sz

sz

I

U

P

=

 – straty na szczotkach (zwykle pomijane), 

2

)

(

01

.

0

N

N

d

I

I

P

P

=

 – straty obciąŜeniowe dodatkowe maszyn bez uzwojeń 

kompensacyjnych, 

0

P

P

P

m

Fe

=

+

 - straty jałowe (w obwodzie magnetycznym i mechaniczne).  

Straty  jałowe  wyznacza  się  przy  pracy  silnika  na  biegu  jałowym.  Zmieniamy  napięcie 
twornika i utrzymujemy stałe obroty przez zmianę prądu wzbudzenia. Następnie dokonujemy 
rozdziału  strat  na   

Fe

P

  i   

m

P

,  przez  wykreślenie  ich  sumy  w  funkcji  kwadratu  napięcia 

twornika.  Otrzymana  prosta,  w  przecięciu  z  osią  rzednych,  wyznaczy  przybliŜoną  wartość 
strat mechanicznych.  

background image

 

PS-6

5. Opracowanie sprawozdania 
W sprawozdaniu naleŜy: 

• 

Przedstawić  program  ćwiczenia,  schemat  układu  pomiarowego,  tabele  wyników 

pomiarów; 

• 

Dla  kaŜdego  punktu  charakterystyki  mechanicznej  obliczyć    moc  pobieraną  z  sieci  - 

1

P

, moc uŜyteczną  

2

P

 oraz sprawność silnika  

η

, w tym jej wartość znamionową. 

• 

Obliczyć  moc  uŜyteczną  znamionową 

N

  dla    znamionowego  prądu  zasilania  - 

fN

aN

N

I

I

I

+

=

• 

Narysować  w  jednym  układzie  współrzędnych  i  porównać  przebiegi  zmierzonych 
charakterystyk  zewnętrznych  - 

)

(

a

I

f

n

=

,  dla  analizowanych  przypadków  zasilania  

i konfiguracji wzbudzenia silnika;  

• 

Narysować  w  jednym  układzie  współrzędnych  i  porównać  przebiegi  charakterystyk 
mechanicznych  - 

)

(T

f

n

=

,  zmierzonych  i  obliczonych  według  podanej  procedury. 

Ocenić zbieŜność wyników; 

• 

Dla  kaŜdej  z  charakterystyk  mechanicznych  obliczyć  (przy  znamionowych  obrotach) 

zmienność  prędkości  obrotowej 

%

100

0

0

=

n

n

n

n

N

N

δ

,  gdzie:  n

0

  -  prędkość  biegu 

jałowego, 

N

n

 

- prędkość przy prądzie znamionowym;  

• 

Obliczyć  sprawność  znamionową  silnika: 

%

100

=

N

N

N

N

N

I

U

T

η

,  gdzie: 

30

π

n

=

wartości prędkości i momentu mierzymy przy prądzie znamionowym; 

• 

Przedstawić wnioski.  

 
 
Silnik szeregowy prądu stałego 

1.  Zapoznanie  się  z  budową  silnika,  zestawienie  danych  znamionowych  oraz  rezystancji 
uzwojeń. 

N

=       [V],  

N

=      [A],   

N

=               [min

-1

], 

sumaryczna rezystancja twornika i biegunów komutacyjnych - 

a

= 0,254

rezystancja uzwojenia wzbudzenia szeregowego - 

f

= 0,054

rezystancja dodatkowa łączona szeregowo z uzwojeniem twornika - 

d

= 0,78

rezystancja dodatkowa bocznikująca uzwojenie wzbudzenia - 

b

R

= 0,184

 
2. Rozruch napięciowy silnika. 
Połączyć układ według schematu przedstawionego na rys.6. 
Tak połączony silnik będzie wirował w prawo (patrząc od strony sprzęgła). Zmianę kierunku 
wirowania uzyskuje się przez przełączenie zacisków A1-B2 względem zacisków D1-D2. 
Zwiększając  stopniowo  napięcie  zasilania  przy  pomocy  regulatora  indukcyjnego  TRN 
przeprowadzić  rozruch  napięciowy    silnika  zwiększając  jednocześnie  przy  pomocy 
autotransformatora  Atr  prąd  wzbudzenia  prądnicy  obciąŜającej  badany  silnik  (uwaga:  silnik 
szeregowy  moŜe  się  rozbiegać,  przy  braku  obciąŜenia).  Ustawić  zadaną  wartość  napięcia 
zasilania. 

background image

 

PS-7

Rd

A1

A2

B2

D1

D2

SILNIK BADANY

PR

Ą

DNICA OBCI

Ąś

ENIOWA

A1

A2

B1

B2

F1

F2

TRN

B2

W3 Rb

N

TG

3

x

2

2

0

V

W 1

V

A

W 2

~220V

Atr

 

 

Rys.6. Układ do wyznaczania charakterystyk pracy silnika szeregowego 

 
3. Pomiar charakterystyk zewnętrznych (mechanicznych) -

)

(I

f

n

=

lub 

)

(T

f

n

=

Charakterystyka  mechaniczna  jest  to  zaleŜność  prędkości  kątowej 

  lub  obrotowej 

n

  od 

momentu  obciąŜenia  ,  przy  stałej  wartości  napięcia  zasilania  twornika  =const, 
wyznaczona  dla  stałych  wartości  rezystancji  maszyny.  Własności  ruchowe  maszyny  dobrze 
ilustruje  łatwiejsza  do  uzyskania  pomiarowo  charakterystyka  zewnętrzna  - 

)

(I

f

=

  lub 

)

(I

f

n

=

,  lecz  naleŜy  pamiętać,    Ŝe  dla  silnika  prądu  stałego  o  wzbudzeniu  szeregowym 

moment elektromagnetyczny jest proporcjonalny do kwadratu prądu. 
Pomiaru  momentu  obciąŜenia  silnika  dokonujemy  za  pomocą  sprzęgniętej  mechanicznie  z 
badanym  silnikiem  prądnicy  prądu  stałego  z  wahliwym  stojanem.  W  miarę  wzrostu 
obciąŜenia prądnicy, a tym samym silnika (przez zmniejszenie rezystancji grzałek przy stałym 
wzbudzeniu  lub  zwiększenie  prądu  wzbudzenia  prądnicy  przy  stałej  wartości  rezystancji 
obciąŜenia)  stojan  prądnicy  naciska  na  wagę,  której  wskazanie  jest  proporcjonalne  do 
momentu  obciąŜenia.  W  uproszczeniu  przyjmujemy,  Ŝe  moment  ten  jest  równy  momentowi 
wytwarzanemu przez silnik.  
Zmieniając wartość prądu wzbudzenia prądnicy, odczytujemy prąd twornika  , obroty silnika 

n

  i  moment  .  Układ  obciąŜenia  i  pomiar  prędkości  taki  sam,  jak  przy  badaniu  silnika 

bocznikowego. 
Pomiary  naleŜy  wykonać  obciąŜając  silnik  prądem  twornika  ok.45A,  a  następnie  zmniejszać 
prąd  do  wartości,  przy  której  obroty  zbliŜą  się  do  wartości  ok.  2100/min.  (Ograniczenie 
uzasadnia  wytrzymałość  mechaniczna  prądnicy  obciąŜającej  badany  silnik,  ma  ona  obroty 
znamionowe  równe  1500/min).  W  trakcie  pomiarów  naleŜy  utrzymywać  stałą  wartość 
napięcia  zasilania  silnika,  które  znacznie  zmienia  się  ze  zmianą  obciąŜenia  (regulator 
indukcyjny ma zbyt małą moc).  
 
Pomiary wykonujemy dla czterech przypadków zasilania i rezystancji silnika:  
a)  =50V,  

d

R

=0, bocznikowanie wzbudzenia i rezystancja dodatkowa odłączone; 

b)  =70V,  

d

R

=0, bocznikowanie wzbudzenia i rezystancja dodatkowa odłączone; 

c)  =70V,  

d

R

=0,78 

, bocznikowanie wzbudzenia odłączone; 

d)  =50V,  

d

R

=0, 

b

R

= 0,184 

background image

 

PS-8

Pomiary  dla  kaŜdego  z  przypadków  rozpoczynamy  od  rozruchu  napięciowego  silnika, 
ustawiając przedtem wyłączniki W2 i W3 (rys.6) w odpowiednich pozycjach. 
Wyniki  pomiarów  dla  danego  przypadku  zapisujemy  w  tabeli,  jak  poniŜej,  w  której 
wyróŜniono równieŜ wielkości obliczane na etapie opracowania sprawozdania.  
 

I [A

[min

-1

P

[W

T [Nm

P

2

 [W] 

η

 [%] 

C

E

Φ

[Nm/A

T

obl 

[Nm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdzie:   

E

C

– stała konstrukcyjna maszyny,  

Φ

 - strumień wzbudzenia. 

I

U

P

=

1

,  

T

n

P

=

30

2

π

,  

%

100

1

2

=

P

P

η

 ,   

n

RI

U

C

E

=

Φ

π

30

 ,  

przy czym dla przypadków: a) i b) - 

f

a

R

R

R

+

=

, dla przypadku c) - 

d

f

a

R

R

R

R

+

+

=

 ,  

dla przypadku d) - 

b

f

b

f

a

R

R

R

R

R

R

+

+

=

,     

I

C

T

E

obl

Φ

=

.      

Przykładowe przebiegi charakterystyk zewnętrznych silnika szeregowego przedstawione są 
poniŜej. 

2 3

1

4

I

n

N

I

0

 

 

Rys.7. Przebiegi  charakterystyk 

zewnętrznych silnika szeregowego: 

1 - naturalna, 

2 - z oporem dodatkowym, 

3 - przy obniŜonym napięciu , 

4 - ze zbocznikowanym uzwojeniem 

wzbudzenia 

 

4. Sprawność silnika 

• 

Metoda bezpośredniego obciąŜenia 

NaleŜy zmierzyć moc 

1

P

 pobraną przez silnik i moc 

2

P

 oddaną na wale silnika. 

I

U

P

=

1

,     

30

2

n

T

T

P

π

=

=

,   stąd  

100

1

2

=

P

P

η

• 

Metoda strat poszczególnych   

100

1

100

100

1

1

1

1

2

=

=

=

P

P

P

P

P

P

P

η

 

d

sz

m

Fe

wf

wa

P

P

P

P

P

P

P

+

+

+

+

+

=

 

2

)

(

I

R

R

P

d

a

wa

+

=

– straty w uzwojeniach wirnika i uzwojeniach szeregowych, 

2

I

R

R

R

R

P

b

f

b

f

wf

+

=

 – straty w uzwojeniu wzbudzenia, 

I

U

P

sz

sz

=

 – straty na szczotkach (zwykle pomijane), 

2

)

(

01

.

0

N

N

d

I

I

P

P

=

 – straty obciąŜeniowe dodatkowe, 

0

P

P

P

m

Fe

=

+

 – straty jałowe (w obwodzie magnetycznym i mechaniczne) wyznacza się 

sposobem silnikowym, a następnie dokonuje się ich rozdziału na  

Fe

P

  

i  

m

P

 (jak dla silnika bocznikowego). 

background image

 

PS-9

5. Opracowanie sprawozdania   
W sprawozdaniu naleŜy: 

• 

Przedstawić  program  ćwiczenia,  schemat  układu  pomiarowego,  tabele  wyników 

pomiarów; 

• 

Dla  kaŜdego  punktu  charakterystyki  mechanicznej  obliczyć:    moc  pobieraną  z  sieci  - 

1

P

, moc uŜyteczną oddawaną przez silnik -

2

P

,  sprawność silnika 

η

;  

• 

Narysować  w  jednym  układzie  współrzędnych  i  porównać  przebiegi  zmierzonych 
charakterystyk  zewnętrznych  - 

)

(I

f

n

=

,  dla  analizowanych  przypadków  zasilania  

i konfiguracji rezystancji silnika. 

• 

Narysować  w  jednym  układzie  współrzędnych  i  porównać  przebiegi  charakterystyk 
mechanicznych  - 

)

(T

f

n

=

,  zmierzonych  i  obliczonych  według  podanej  procedury. 

Ocenić zbieŜność wyników; 

• 

Przedstawić wnioski.  

 
 
Literatura podstawowa: 
1. J.K. Markielowski i in.: Laboratorium maszyn elektrycznych, PK, Kraków 1982 
2. J. Skwarczyński i in.: Laboratoryjne pomiary maszyn elektrycznych, AGH, Kraków 1985. 
 
 

Opracował: dr inŜ. Konrad Weinreb 

Kraków, grudzień 2010