background image

1.  Wyznaczanie charakterystyk roboczych

Lp. 

T

kG

 

P

1

 

P

2

 

η 

Uwagi 

obr/min 

kG 

Nm 

14 

950 

32 

26,68 

3080 

2654,55 

0,862 

U=U

n

=const.=220 V 

r= 0,085 m 

13 

1000 

28 

23,35 

2860 

2444,98 

0,855 

11,8 

1050 

24,5 

20,43 

2596 

2246,32 

0,865 

10,9 

1100 

21,5 

17,93 

2398 

2065,13 

0,861 

10 

1150 

19 

15,84 

2200 

1907,95 

0,867 

8,8 

1200 

15,5 

12,92 

1936 

1624,16 

0,839 

8,5 

1250 

14,5 

12,09 

1870 

1582,69 

0,846 

1300 

12,5 

10,42 

1760 

1418,96 

0,806 

7,5 

1350 

11,5 

9,59 

1650 

1355,65 

0,822 

Tab.1  Dane i obliczenia do wyznaczenia charakterystyk roboczych silnika szeregowego prądu stałego 

Przykładowe obliczenia: 

     

  

       

  

 

 

 

 

 

(1) 

                                 

 

 

 

        

 

 

 

 

 

(2) 

 

 

                    

 

 

 

 

   

  

          

 

 

 

 

(3) 

 

 

              

   

  

            

 

   

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

(4) 

   

       

    

        

Oznaczenia: 

T- moment obrotowy 

I- Prąd w uzwojeniu silnika 

n- prędkośd obrotowa silnika 

η- sprawnośd silnika 

Na  podstawie  uzyskanych  danych  jesteśmy  w  stanie  wykreślid  przybliżone  charakterystyki  robocze 
badanego  silnika  szeregowego  prądu  stałego  w  obszarze,  gdzie  był  on  badany.  Przedstawiają  je 

background image

poniższe  wykresy.  Wykres  1a  pokazuje  charakterystyki  w  mierzonych  punktach,  zaś  wykres  1b 
przybliżone  charakterystyki  w  badanym  obszarze  uzyskane  przy  pomocy  aproksymacji  funkcją 
wielomianową  trzeciego  stopnia.  Wykreślne  charakterystyki  odbiegają  od  charakterystyk 
prawdziwych.  Powodem  tych  różnic  są  najprawdopodobniej  niedokładności  pomiaru.  Związane  są 
one z tym, że do pomiaru napięcia, natężenia, prędkości obrotowej oraz wartości momentu na wale 
używano  mierników  analogowych,  w  których  to  wskazówka  oscylowała,  uniemożliwiając  dokładny 
odczyt wartości wielkości mierzonej (dotyczy to zwłaszcza miernika momentu obrotowego). 

 

 

 

 

 

 

 

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

P

2

T

I

n

Wykres 1a. Charakterystyki robocze silnika -dane

 

 

n

I

T

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

P

2

T

I

n

Wykres 1b. Charakterystyki robocze silnika -aproksymacja

 

 

n

I

T

background image

 

Z wykresów 2 i 3, które przedstawiają zależności wielkości momentu, prądu, prędkości obrotowej, jak 
i  sprawności  badanego  silnika  w  zależności  od  jego  mocy  czynnej  i  na  których  naniesiona  jest 
podziałka  na  osi  y  możemy  odczytad  wartości  wcześniej  wspomnianych  wielkości  dla  mocy 
znamionowej  odczytanej  z  tabliczki  znamionowej  silnika  i  wynoszącej  2,2  kW=2200  W.  Otrzymane 
wyniki to: 

   

  

             

   

  

            

   

  

         

   

   

 

   

  

               

Otrzymane  wyniki  różnią  się  od  danych  znamionowych.  Prędkośd  obrotowa  jest  o  ponad  100 
obrotów  większa  przy  prądzie  mniejszym  o  0,5  A,  co  jest  zgodne  z  prawdą,  gdyż  w  silnikach 

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

5

10

15

20

25

30

P

2

[W]

T(Nm)

 Wykres 2. T i I w funkcji P

2

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

6

8

10

12

14

16

I(A)

P

2

=P

2n

T(P

2n

)=19,74

I(P

2n

)=11,59

I

T

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

500

1000

1500

n[obr/min]

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

0.7

0.8

0.9

P

2

[W]

Wykres 3. n i 

 w funkcji P

2

P

2

=P

2n

n(P

2n

)=1065

(P

2n

)=0,86

n

background image

szeregowych  prądu  stałego  przy  stałym  napięciu  prędkośd  obrotowa  rośnie  wraz  z  obniżaniem 
wartości  momentu(  który  jest  proporcjonalny  do  prądu).  Niestety    z  powodu  braku  wartości 
sprawności  na  tabliczce  znamionowej  otrzymaną  wartośd  sprawności  można  porównad  tylko 
z wartością  obliczoną  na  podstawie  danych  znamionowych  i  wynoszącą  83%,  co  mówi  nam  że 
sprawnośd odczytana z wykresu jest od obliczonej o około 3% większa, co nie stanowi dużej różnicy. 

2.  Wyznaczanie charakterystyki regulacyjnej. 

Drugą  częścią  dwiczenia  było  uzyskanie  danych  potrzebnych  do  wyznaczenia  charakterystyk 
regulacyjnych- zależności prędkości obrotowej od przyłożonego napięcia. Pomiary wykonano przy 
stałej wartości obciążenia (momentu na wale), a co za tym idzie stałej wartości prądu w obwodzie 
silnika.  Otrzymywaliśmy  to  dzięki  zmianie  rezystancji  w  obwodzie  naszego  urządzenia 
hamującego(trójfazowego  silnika  indukcyjnego).  Utrzymywany  prąd  miał  wartośd  12  A,  co  jest 
bliskie  prądowi  znamionowemu  wynoszącemu  12,1  A.  Otrzymane  dane  zostały  zestawione 
w tabeli 2. 

Lp. 

Uwagi 

obr/min 

240 

1125 

I=const.=12 A 

utrzymywane przy 

pomocy zmiany 

rezystancji w układzie 

silnika indukcyjnego 

220 

1025 

200 

900 

180 

800 

160 

680 

140 

580 

120 

480 

100 

380 

Tab.2. Dane do wyznaczania charakterystyk regulacyjnych silnika szeregowego prądu stałego.

  

Jak wiadomo charakterystyka regulacyjna silnika szeregowego prądu stałego przy stałym obciążeniu 
(więc i prądzie) jest zależnością liniową, dlatego zastosowano aproksymację liniową. 

 

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

200

400

600

800

1000

1200

1400

U[V]

n

[o

b

r/

m

in

]

Wykres 4. Charakterystyka regulacyjna dla I=12 A

 

 

zmierzone n(U)
liniowe n(U)

background image

3.  Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej. 

Dane  niezbędne  do  wykreślenia  charakterystyki  mechanicznej  silnika  szeregowego  prądu  stałego 
dostępne  są  w  tabeli  1.  Wykreślona  charakterystyka  mechaniczna  jest  charakterystyką  dla  stałego 
napięcia równego napięciu znamionowemu badanego silnika. 

 

4.  Wnioski. 

Badany silnik działa poprawnie. Otrzymane wyniki kształtują się w większości zgodnie z równaniami, 
zaś na wykresach lokują się blisko krzywej aproksymacji. Szczegółowe wnioski na temat porównania 
otrzymanych  wielkości  dla  mocy  znamionowej  zostały  przedstawione  w  części  poświęconej 
charakterystykom roboczym. 

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

T[Nm]

n

[o

b

r/

m

in

]

Wykres 5. Charakterystyka mechaniczna

 

 

n(U) -dane

n(U)- dopasowanie