UVSSR, ODBOR ELEKTROTECHNIKY
LABORATORNÍ CVIČENÍ ELEKTROTECHNIKA A ELEKTRONIKA Jméno:
Datum měření: 12. 04. 2010
Vilem Skarolek Akademický rok: 2009/2010
Ročník:
Přednášková skupina: A
Studijní skupina: 3A1
Číslo úlohy:
Název úlohy:
7.
Semestr: 3.
2. Vyučující:
Stejnosměrný motor s cizím buzením
Datum odevzdání: 19. 4. 2010 Hodnocení:
Úkol 1. Proveďte rozběh motoru. 2. Změřte regulační charakteristiky motoru při chodu naprázdno: a) n = f(Ib) při UaN = konst. b) n = f(Ua) při IbN= konst. Průběh regulačních charakteristik znázorněte graficky. 3.
Zatěžováním motoru změřte zatěžovací charakteristiky: n = f(M), Ia = f(M), P = f(M) a h = f(M) při UN, IbN = konst. Zatěžovací charakteristiky zobrazte graficky.
4. Zatěžováním motoru změřte závislost n = f(M) při IbN = konst., pro UN , přibližně 90%UN a přibližně 80%UN. Průběhy závislostí znázorněte graficky. 5. Proveďte dynamické brzdění motoru a změřte závislost n = f(M) při IbN = konst. pro RS1 >0W a RS2> RS1. Průběhy závislostí znázorněte graficky. 6. Zastavte motor.
Rozbor a vypracování 1. Spouštění motoru Při spouštění stejnosměrných motorů požadujeme, aby motor vyvinul velký záběrný moment, pokud možno při malém záběrném proudu. Spouštění nezatíženého stejnosměrného motoru s cizím buzením provedeme dle schématu. Při plně zařazeném spouštěči Rs zvolna zvyšujeme usměrněné výstupní napětí z regulačního transformátoru RT až na jmenovité napětí motoru UN (kontrolujeme voltmetrem V1). Obvod kotvy je odpojen od zdroje – přepínač Q je v poloze 0. Podle ampérmetru A2 nabudíme motor na jmenovitou hodnotu budícího proudu IbN. Pak připojíme kotvu motoru ke zdroji (přepneme přepínač do polohy I) a spouštěč Rs postupně vyřazujeme. Na ampérmetru A1 sledujeme proud v kotvě Ia, aby nárazově nepřesáhl asi 1,5 IaN motoru. Vyřazováním Rs stoupají otáčky, které sledujeme na otáčkoměru dynamometru. Během rozběhu zjistíme smysl otáčení motoru.
Schéma zapojení pro měření na stejnosměrném motoru s cizím buzením
2. Regulační charakteristiky motoru při chodu naprázdno a) Měření charakteristiky n = f(Ib) při konstantním jmenovitém napětí UaN na svorkách kotvy provedeme po spuštění motoru. Budící proud nastavujeme od největší možné hodnoty až po hodnotu, jíž odpovídá 120% nN. Naměřené hodnoty zpracujeme do tabulky a sestrojíme charakteristiku n = f(Ib)). Průběh je zhruba rovnoosá hyperbola, protože n » konst./Ib. b)
Měření charakteristiky n = f(Ua) při IbN = konst. provedeme v návaznosti na předchozí měření. Motor nabudíme na jmenovitou hodnotu (Ib = IbN) a postupně snižujeme napětí na kotvě z hodnoty UaN až do hodnoty při níž se motor zastaví. Nastavujeme napětí a na dynamometru odečítáme otáčky. Naměřené hodnoty zpracujeme do tabulky a sestrojíme charakteristiku n = f(Ua)), která musí být lineární, protože n » Ua . konst. Přímka vytíná na ose Ua napětí Uaz, při kterém se motor začne otáčet. Otáčky noN jsou otáčky nezatíženého motoru pro IbN a UaN.
Regulační charakteristiky
Experimentální měření:
Ib n
UaN
[A] [s-1]
Ua n
0,7 34,8
[V] [s-1]
20 0
0,65 35,3
40 1,3
0,6 35,8
60 4,2
80 8,9
0,55 37,3
100 11,9
0,5 39,2
120 16,5
140 20
0,45 41,2
160 24
0,4 44,7
0,35 =220V 47,7 Rs = 0
180 200 220 28,2 32 35,2
3. Zatěžovací charakteristiky motoru Spustíme dynamometr a zjistíme smysl jeho otáčení, které musí být shodné s otáčením zkoušeného motoru. Dynamometr roztočíme na otáčky o něco vyšší než jsou jmenovité motoru (na otáčky noN) a pak připojíme motor k elektrickému zdroji. Řízením otáček dynamometru zatěžujeme motor od největšího zatížení 150% IaN až do chodu naprázdno. Po nastavení přiváděného napětí na kotvu motoru na hodnotu UaN = UN a budícího proudu na IbN, odečítáme proud v kotvě Ia, otáčky n a zatěžovací moment M zkoušeného motoru. Během zkoušení nesmíme motor odbudit, aby nedošlo k proběhnutí motoru (n nekonečno), a tím k jeho poškození.
Zatěžovací charakteristiky a mechanická charakteristika Kdybychom měření provedli znovu, avšak pro RS > 0, dostaneme mechanické charakteristiky s různým sklonem. Jsou to křivky, které se velmi podobají přímkám a podle poměrů v měřeném obvodu lze docílit, aby mechanické charakteristiky přímky byly. Pro praxi mají význam spíše mechanické charakteristiky při různých hodnotách napájecího napětí, které se nazývají rychlostní. Experimentální měření:
M
n
[Nm]
0 2 3 4 5 6 7 8 9,5
-1
[s ]
33,7 29,7 25,2 21,1 16,1 12,1 7,8 3,1 0
Ia [A]
1,8 2,8 8,2 9,6 13,2 15,6 18 20,8 24
P [W]
0 373 474,8 530 505,5 455,9 342,9 155,7 0
PP [W]
539 759 1947 2255 3047 3575 4103 4719 5423
[%]
0 49,148 24,385 23,505 16,591 12,753 8,357 3,3004 0
Ib = IbN = 0,65 A UaN = UN = UbN = 220 V RS = 0 Referenční výpočet pro 4. řádek: P = 2 . n . M = 2. 132,57 . 4 = 530 W PP = UaN . Ia + UbN . IbN = 220 . 9,6 + 220 . 0,65 = 2255 W = (P / PP) . 100 = (530 / 2255) . 100 = 23,505 %
4. Rychlostní charakteristiky motoru Schéma zapojení je stejné jako při měření zatěžovacích charakteristik. Zkoušený motor zatěžujeme dynamometrem od vyššího zatížení k nižšímu, při vyřazeném spouštěči motoru Rs = 0W. Při udržování konstantního jmenovitého napětí UN a budícího proudu IbN motoru během měření odečítáme otáčky n a zatěžovací moment M. Měření provedeme ještě jednou pro přibližně 90% UN a potom pro 80% UN. Naměřené hodnoty zapíšeme do tabulky
Charakteristiky motoru: a) rychlostní, b) při dynamickém brzdění
měření pro 80% UN n
28,7 [s-1] M 0 [Nm] Rs = 0 UN = 176 V IbN = 0,65 A měření pro 90% UN
23,3 1,7
18,2 2,7
13,1 4
8,2 5
3,2 6,25
33,2 [s-1] M 0 [Nm] Rs = 0 U1 = 198 V IbN = 0,65 A
27,4 1,5
21,2 3
15,1 4,5
9 5,75
0 9
n
0 7
5. Dynamické brzdění
Dynamické brzdění motoru s cizím buzením se provádí tak, že kotvu odpojíme od napájení a připojíme ji na vhodný rezistor, zatímco budící vinutí zůstane i nadále připojeno k napájení. Z motoru se tak vlastně stane dynamo s cizím buzením, které mechanickou energii mění na elektrickou a tu v rezistoru na teplo. Ve schématu zapojení přepneme přepínač Q do polohy II. (BRZDA) a přídavný rezistor Rs nastavíme na požadovanou hodnotu. Po připojení budícího vinutí k napájení nařídíme proud IbN a spustíme dynamometr. Řízením otáček dynamometru zatěžujeme brzděný motor od chodu naprázdno až do maximálního zatížení 120 % IaN. Odečítáme otáčky n a brzdný moment M (záporný) při IbN = konst. Pak zkoušený stroj zcela odlehčíme a po nastavení další požadované hodnoty rezistoru Rs, postup zkoušky opakujeme. Naměřené hodnoty zapíšeme do tabulky. Charakteristiky n = f(M) při dynamickém brzdění jsou křivky procházející počátkem souřadnic. Svazek těchto charakteristik je pro různé hodnoty odporu RS v druhém kvadrantu. Tvrdost charakteristik se zmenšuje, zvětšuje-li se odpor obvodu kotvy. Naměřené hodnoty: [s-1] M [Nm] RS1 = 15
0 0
5 1,75
10 3,25
15,1 4,6
19,3 5,75
[s-1] M [Nm] RS2 = 6
0 0
2,5 3,75
8 5
10,8 6,75
12,2 8,75
n
n
6. Zastavení motoru
24 32 35,3 7 9,3 10 17,4 10,5
Motor s cizím buzením zastavujeme tak , že od zdroje odpojíme nejdříve kotvu a pak buzení, nebo oboje současně. Pokud můžeme motor před zastavením odlehčit, tak jej odlehčíme.
Závěr Po rozběhu motoru, jsme začali měřit hodnoty podle pokynů.Naměřené data jsem zpracoval v tabulkovém procesoru. Regulační charakteristiky motoru při chodu naprázdno, vynesené z naměřených hodnot se znatelně shodují s tvarem charakteristik, které vycházejí z dřívějšího empirického měření. Při měření zatěžovacích charakteristik motoru jsem pomocí programu Microsoft Excel mohl vypočítat hodnoty P, PP a , ze kterých jsem následně vytvořil zatěžovací charakteristiky v závislosti s momentem M. Vynesené křivky nejsou zcela identické, jako křivky ze studijních materiálů. V závislosti na hodnotě napětí UN jsme měřili rychlostí charakteristiky. Při dynamickém brzdění jsme brzdili odporem RS1 = 15 a RS2 = 6 .
