badanie maszyn prądu stałego.pdf

(823 KB) Pobierz
OPISY WICZENIE 3
BADANIE MASZYN PR DU STAŁEGO
WPROWADZENIE
1.
Zasada działania maszyn pr du stałego.
2.
Pr dnice pr du stałego.
2.1. Pr dnice samowzbudne.
2.1.1. Pr dnica samowzbudna bocznikowa.
3.
Silniki pr du stałego.
3.1. Rozruch silników pr du stałego.
3.2. Silnik bocznikowy.
WYKONANIE WICZENIA
4.1. Badanie silnika bocznikowego.
4.1.1. Wyznaczenie zale no ci pr dko ci obrotowej od pr du wzbudzenia.
4.1.2. Wyznaczenie zale no ci pr dko ci obrotowej od napi cia zasilania.
4.2. Wyznaczenie charakterystyki zewn trznej pr dnicy.
1
WPROWADZENIE
1. Zasada działania maszyn pr du stałego.
Ka da maszyna elektryczna jest w zasadzie odwracalna tzn. mo e
pracowa w zakresie pracy pr dnicowej – przetwarzaj c energi
mechaniczn na elektryczn , lub w zakresie pracy silnikowej –
przetwarzaj c energi elektryczn na mechaniczn .
Maszyna elektryczna składa si z dwóch podstawowych cz ci.
Cz
maszyny, w której powstaje pole magnetyczne, nosi nazw
magne nicy, natomiast ta cz , w której wytwarza si siła
elektromotoryczna nosi nazw twornika. W maszynach pr du stałego
magne nic jest nieruchoma cz
maszyny – stojan, natomiast twornikiem
jest cz
wiruj ca – wirnik. Podstawowe cz ci maszyny przedstawione
s na schemacie (rys.1.)
Rys. 1 Podstawowe cz ci maszyny pr du stałego.
Stojan
(magne nica) maszyny pr du stałego składa si z jarzma
stalowego lub eliwnego oraz biegunów, na których umocowane s cewki
wzbudzaj ce. Pr d magnesuj cy I
m
, przepływaj cy przez uzwojenia cewek
wzbudzaj cych, wytwarza strumie magnetyczny ø
m
, który zamyka si
przez rdzenie biegunów – jarzmo – szczeliny – powietrze – rdze wirnika
(twornika). Strumie ten dzieli si na dwa strumienie ø
m
/2 , przebiegaj ce
w dwóch równoległych obwodach magnetycznych.
2
Wirnik
(twornik) składa si z osadzonego na wale maszyny rdzenia
w kształcie walca wykonanego z kr ków tzw. Blachy twornikowej. Na
zewn trznym obwodzie rdzenia wirnika wyci te s łobki, równolegle do
osi wirnika, w których umieszczone jest uzwojenie wykonane z
miedzianych przewodów izolowanych.
Przy wirowaniu wirnika w polu magnetycznym zachodz w
maszynie pr du stałego dwa podstawowe zjawiska:
1. w przewodach twornika indukuje si siła elektromotoryczna (SEM) o
warto ci okre lonej wzorem:
E=køn
gdzie: ø – strumie magnetyczny
n - pr dko obrotowa
k – współczynnik ujmuj cy stałe wielko ci zale ne od
konstrukcji maszyny (ilo par biegunów, wymiary uzwojenia
twornika)
Kierunek tej SEM mo na okre li posługuj c si reguł prawej r ki.
2. przy przepływie pr du w przewodach twornika działa na nie siła
mechaniczna o warto ci okre lonej wzorem:
F=BIl
gdzie: B – indukcja magnetyczna
I – nat enie pr du w przewodach twornika
l – długo przewodu
Kierunek tej siły mechanicznej mo na okre li posługuj c si reguł
lewej r ki.
Siły mechaniczne działaj ce na przewody wirnika powoduj
powstanie momentu elektromagnetycznego, który przy pracy pr dnicowej
jest skierowany przeciwnie do kierunku wirowania. Dla pokonania tego
mementu trzeba do wału pr dnicy dostarczy energii mechanicznej od
silnika nap dowego, która w pr dnicy jest zamieniona na energi
elektryczn .
Przy pracy silnikowej natomiast, moment elektromagnetyczny ma
kierunek zgodny z kierunkiem wirowania, jest wi c momentem
nap dowym, pod wpływem którego energia elektryczna jest zmieniona na
energi mechaniczn , dostarczan przez silnik nap dzanej maszyny
roboczej.
3
Przy wirowaniu twornika w nieruchomym polu magnetycznym
indukowana SEM jest funkcj poło enia przewodu. W ka dym przewodzie
uzwojenia twornika indukuje si wi c SEM przemienna o przebiegu
zbli onym do trapezoidalnego i o cz stotliwo ci zale nej od pr dko ci
wirowania twornika.
W celu przetworzenia SEM przemiennej indukowanej w przewodach
wirnika na SEM jednokierunkow , stasuje si urz dzenie zwane
komutatorem.
Dla pojedynczej cewki jednozwojowej, zło onej z dwóch
boków rozmieszczonych rednicowo w łobkach twornika, najprostszy
komutator składa si z dwóch wycinków, stanowi cych dwa półpier cienie
odizolowane od siebie (rys.2)
Ryz.2 Zasada działania komutatora. a) widok z przodu,
b) widok perspektywistyczny
Do komutatora przylegaj szczotki, oznaczone literami A i B,
których zadaniem jest poł czenie elektryczne wiruj cego uzwojenia z
nieruchomym obwodem zewn trznym. Dla zapewnienia dobrego styku o
du ej powierzchni, szczotki wykonane s z mi kkiego w gla
elektrotechnicznego, który łatwo dociera si do powierzni komutatora, nie
niszcz c przy tym tej powierzchni.
Prosty układ twornika z jedn cewk i dwoma wycinkami
komutatora daje du e pulsacje pr du i z tego powodu nie jest w praktyce
stosowany. Dla otrzymania pr du o bardziej wygładzonym przebiegu
4
stasuje si uzwojenia tworników o du ej liczbie cewek rozmieszczonych w
licznych łobkach na obwodzie twornika, poł czonych z komutatorem o
du ej liczbie wycinków, rz du kilkudziesi ciu. Uzwojenia takie daj pr d o
niewielkich pulsacjach, zbli ony do pr du otrzymanego ze ródł
galwanicznych.
3. Pr dnica pr du stałego.
W zale no ci od sposobu zasilania uzwojenia wzbudzenia rozró nia
si nast puj ce rodzaje pr du stałego:
- obcowzbudne
- samowzbudne bocznikowe
- samowzbudne szeregowe
- samowzbudne szeregowo – bocznikowe
Pr dnice obcowzbudne potrzebuj odr bnego ródła pr du stałego do
ich wzbudzenia. W pr dnicach samowzbudnych uzwojenie wzbudzenia
zasilane jest pr dem pr dnicy. Jak wcze nij wspomniano SEM
indukowana w uzwojeniu twornika pr dnicy jest proporcjonalna do
strumienia magnetycznego ø i pr dko ci obrotowej n. Mo na wi c zmieni
SEM reguluj c jedn z tych dwóch wielko ci.
Je eli twornik pr dnicy b dzie nap dzany ze stał pr dko ci
obrotow (n = const) to SEM mo na zmienia reguluj c wzbudzenie (pr d
magnesuj cy I
m
).
W stanie nieobci onym pr dnicy pracuj cej (bieg jałowy)
zale no SEM (E
0
) od pr du magnesuj cego przy n = const nosi nazw
charakterystyki biegu jałowego E = f (I
m
) (rys.3).
Rys. 3 Charakterystyka biegu jałowego pr dnicy pr du stałego
Na podstawie przebiegu takiej charakterystyki mo na wyci gn szereg
wniosków odno nie charakterystycznych wła ciwo ci pr dnicy. Mo na
wi c okre li zakres zmienno ci pr du I
m
i odpowiadaj ce mu warto ci E
0
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin