Zamknięcie wyłącznika W2 powoduje włączenie napięcia wzbudzenia prądnicy prądu
stałego – drugi pomiar.
Zamknięcie wyłącznika W3 powoduje włączenie obciążenia prądnicy R (R=Rmax) –
trzeci pomiar. Następne pomiary wykonuje się przy malejącej wartości R, aż do osiągnięcia
wartości znamionowej prądu pobieranego przez silnik.
Oznaczenia zamieszczone w tabelach pomiarowych i zależności matematyczne
pomiędzy poszczególnymi parametrami mechanicznymi i elektrycznymi silnika i prądnicy:
U1 - napięcie zasilania przy pracy silnika,
I1 - prąd pobierany przez silnik, I1max=2,5A
P1 - moc czynna pobierana przez silnik, P1=1kW
n1 - prędkość obrotowa synchroniczna – 1500obr/min
U2 - napięcie prądnicy prądu stałego,
I2 - prąd obciążenia prądnicy, I2= 2,4A
PG - moc prądnicy = U2 I2,
Δ3PG - straty w uzwojeniach twornika prądnicy = Rtw I22 Rtw=20Ω
RW - rezystancja uzwojenia twornika,
P2 - moc prądnicy obciążająca silnik (moc na wale silnika) = PG +Δ1PG +Δ2PG +Δ3PG;
Δ1PG – straty mechaniczne prądnicy – 10W
Δ2PG – straty w żelazie prądnicy -15W
ηG – sprawność prądnicy = PG/(P1ηs)
ηS – sprawność silnika = ( P2/P1 )100%
cosϕ1 - współczynnik mocy = P1 /( U1 I1)
Tablica 1.
| L.p. | Pomiary U1=220V | Obliczenia |
|---|---|---|
| I1 | P1 | |
| A | W | |
| 1. | 1,12 | 70 |
| 2. | 1,25 | 130 |
| 3. | 1,3 | 190 |
| 4. | 1,35 | 220 |
| 5. | 1,6 | 240 |
| 6. | 1,67 | 260 |
| 7. | ||
| 8. | ||
| 9. | ||
| 10. |
Tablica 2.
| L.p. | Pomiary U1=200V | Obliczenia |
|---|---|---|
| I1 | P1 | |
| A | W | |
| 1. | 1 | 60 |
| 2. | 1,12 | 120 |
| 3. | 1,17 | 140 |
| 4. | 1,25 | 160 |
| 5. | 1,35 | 190 |
| 6. | 1,47 | 220 |
| 7. | 1,62 | 240 |
| 8. | 1,8 | 270 |
| 9. | 2 | 310 |
| 10. |
Tablica 3.
| L.p. | Pomiary U1=180V | Obliczenia |
|---|---|---|
| I1 | P1 | |
| A | W | |
| 1. | 0,9 | 50 |
| 2. | 1 | 120 |
| 3. | 1,12 | 135 |
| 4. | 1,25 | 160 |
| 5. | 1,37 | 190 |
| 6. | 1,57 | 220 |
| 7. | 1,8 | 260 |
| 8. | ||
| 9. | ||
| 10. |
Wnioski:
Otrzymane charakterystyki robocze badanego silnika są zgodne z charakterystykami teoretycznymi. Charakterystyka n=f(P2) przedstawia spadek prędkości obrotowej n wraz ze wzrostem obciążenia. Przy zasilaniu napięciem coraz to mniejszym (220V, 200V, 180V) otrzymujemy charakterystyki bardziej opadające co świadczy o mniejszej odporności silnika na przeciążenia silnik jest bardziej wrażliwy na zmianę obciążenia, a charakterystyka jest mniej sztywna, przez co mamy znaczne zmiany prędkości obrotowej silnika przy zmianie momentu obciążenia (jest to proces niepożądany).Wraz ze wzrostem obciążenia rośnie poślizg przez co mamy spadek prędkości n. Charakterystyka przedstawiająca zależność cosφ=f(P2) udowadnia że zmiana obciążenia silnika wpływa na zmianę współczynnika mocy. Wraz ze wzrostem obciążenia rośnie wartość cosφ. Wynika to z tego, że np. w stanie biegu jałowego silnik pobiera z sieci prąd biegu jałowego który jest mały i składowa cosφ jest mała. Przy wzroście prądu wraz ze wzrostem obciążenia, składowa bierna jest praktycznie stała, dzięki czemu otrzymujemy mniejszy kąt φ a cosφ wzrasta. Z charakterystyki wynika, że silnik niedociążony ma mały współczynnik mocy dlatego też przy projektowaniu napędów elektrycznych należy dobierać tak silnik, aby w ciągu możliwie najdłuższego czasu pracował przy obciążeniu bliskim znamionowemu, gdyż wtedy mamy mniejszy pobór mocy biernej w stosunku do czynnej niż przy małym obciążeniu. Jeżeli chodzi o wykres η=(P2) to mamy podobną sytuację jak wyżej, wraz ze wzrostem obciążenia maleje sprawność silnika. Jak wynika z wykresów sprawność silnika przy mniejszym napięciu zasilania osiąga wartość max. dla momentu mniejszego i charakterystyka przy większym napięciu jest bardziej płaska co ma korzystny wpływ na sprawność silnika przy zmianach momentu. Dla charakterystyki cosφ=f(P2) też otrzymaliśmy większy wzrost cosφ dla mniejszego napięcia zasilania przy tym samym momencie oporowym. Analizując charakterystykę P1=f(P2) stwierdzamy, że wraz ze wzrostem obciążenia silnika rośnie moc pobierana przez ten silnik co jest uzasadnione wzrostem wartości prądu pobieranego przez silnik, przy wzroście P2. Charakterystyka przy mniejszym napięciu przebiega bardziej stromo czyli otrzymujemy znacznie większy wzrost prądu i mocy pobieranej przez silnik przy zmianie obciążenia niż przy napięciu większym. Czyli podsumowując wszystko, gdy silnik będziemy zasilali napięciem dużo niższym od znamionowego to otrzymamy charakterystyki robocze silnika mało sztywne a więc mała zmiana momentu obciążenia będzie powodowała znaczną zmianę wartości określonego parametru np. prądu pobieranego przez silnik. Silnik zasilany niższym napięciem może pracować przy niższym momencie obciążenia.