Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

Transkrypt

1 Akademia Górniczo-Hutnicza im.s.staszica w Krakowie KATEDRA MASZYN ELEKTRYCZNYCH Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego Program ćwiczenia: A Silnik wykonawczy elektromagnetyczny 1. Zapoznanie się z konstrukcją, zasadą działania i układem sterowania silników. 2. Pomiar charakterystyk mechanicznych n(itw) silnika elektromagnetycznego : I w = 1.1 [A], U tw = 24 [V] I w = 1.1 [A], U tw = 12 [V] I w = 0.7 [A], U tw = 12 [V] 3. Pomiar charakterystyk regulacyjnych silnika elektromagnetycznego przy stałej wartości prądu twornika I tw =const a - przy sterowaniu od strony twornika n(u tw ) dla I tw =const: b - przy sterowaniu od strony wzbudzenia n(i w ) dla I tw =const. B Silnik wykonawczy magnetoelektryczny 4. Pomiar charakterystyk mechanicznych n(i tw ) silnika magnetoelektrycznego : U tw = 50 [V] U tw = 30 [V]. 5. Pomiar charakterystyki sterowania silnika magnetoelektrycznego n(u tw ) dla I tw =const. C Silniki wykonawcze magnetoelektryczne przykłady zastosowań 6. Prezentacja silników wykonawczych magnetoelektrycznych. Dane znamionowe silników: A - elektromagnetycznego : PAMd12c P N =225 W U N =24 V I N =13.4 A n N =1500 obr/min I wb =1.1 A η=70 R tw20 =0.192 Ω B - magnetoelektrycznego : PTT-16 P N =300 W R tw20 = 1.0 Ω U N =50 V I N =7.5 A n N =3000 obr/min T n = 0.95 Nm Literatura: R. Sochocki Mikromaszyny elektryczne, wyd.politechniki Warszawskiej, 1996 r., str J. Owczarek i in. Elektryczne maszynowe elementy automatyki,wnt,1983 r., str , J. Rusek Elektrotechnika z elementami napędów, Wyd. AGH,1993 r., str

2 Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego 1. Cel ćwiczenia Silniki wykonawcze prądu stałego znajdują szerokie zastosowanie w praktyce dzięki liniowości i dobrej stabilności charakterystyk sterowania.w celu uzyskania tych zalet obwód magnetyczny powinien być nienasycony, a wpływ oddziaływania twornika pomijalnie mały. Silniki wykonawcze prądu stałego wykonywane są jako klasyczne maszyny prądu stałego o uzwojonych biegunach magnetycznych lub magnesach stałych umieszczonych w stojanie i uzwojonym wirniku z komutatorem lub bez. Silniki, w których pole magnetyczne jest wytwarzane przez obwód wzbudzenia nazywa się silnikami o wzbudzeniu elektromagnetycznym, a silniki, w których pole magnetyczne jest wytwarzane przez magnesy trwałe - o wzbudzeniu magnetoelektrycznym. 2. Program ćwiczenia Na program ćwiczenia składa się pomiar statycznych charakterystyk mechanicznych i sterowania silnika elektromagnetycznego obcowzbudnego i magnetoelektrycznego tarczowego oraz prezentacja trzech silników wykonawczych magnetoelektrycznych. Charakterystyka mechaniczna podaje zależność prędkości obrotowej od prądu twornika (ponieważ moment obrotowy jest proporcjonalny do prądu twornika) n = f(i tw ) przy stałej wartości napięcia twornika i prądu wzbudzenia. W regulowanym zakresie wartości prądu charakterystyki powinny być liniowe i jednoznaczne. W przypadku silnika elektromagnetycznego mierzone są charakterystyki regulacyjne przy: 1 - sterowaniu od strony twornika n = f(u tw ): sygnałem sterującym jest napięcie twornika, a wyjściowym - prędkość obrotowa przy stałej wartości prądu wzbudzenia i prądu twornika 2 - sterowaniu od strony wzbudzenia n = f(i w ): sygnałem sterującym jest prąd wzbudzenia, a wyjściowym prędkość obrotowa przy stałej wartości napięcia i prądu twornika. Z oczywistych względów w przypadku silnika magnetoelektrycznego mierzona jest tylko charakterystyka przy sterowaniu od strony twornika n = f(u). 3. Wykonanie ćwiczenia 3.1. Pomiary charakterystyk silnika elektromagnetycznego Dane znamionowe silnika: PAMd12c 225 W 24 V 13.4 A 1500 obr/min η=70 % I wzb =1.1 A R tw20 =0.192 Ω Układ pomiarowy połączony zgodnie ze schematem na rysunku zamieszczonym na stanowisku; wyłącznik W1 i W2 w pozycji załączony, wyłącznik W3 w pozycji odłączony. Mierzone są trzy charakterystyki mechaniczne n(i tw ): 1 - przy U tw =24 [V], I w =1.1 [A] 2 - U tw =12 [V], I w =1.1 [A] 3 - U tw =12 [V], I w =0.7 [A]. Prąd twornika (obciążenia) silnika badanego regulowany jest poprzez regulację mocy oddawanej przez prądnicę obciążającą (zmiana prądu wzbudzenia, a więc i napięcia twornika prądnicy obciążającej, lub prądu twornika prądnicy rezystancją włączoną w szereg z twornikiem). Charakterystyki regulacyjne mierzone są w tym samym układzie pomiarowym; różnica jest tylko taka, że w tym przypadku trzeba utrzymywać stałą wartość prądu obciążenia silnika. W przypadku charakterystyk regulacyjnych przy sterowaniu od strony twornika n(u tw ) sygnał sterujący, którym jest napięcie twornika zmniejszać od wartości znamionowej 24 [V] do zatrzymania układu (prąd wzbudzenia znamionowy 1.1 [A]). W przypadku sterowania od strony wzbudzenia - n(i wzb ) pomiar przeprowadza się przy obniżonym napięciu - 12 [V], a prąd wzbudzenia reguluje się od wartości znamionowej 1.1 [A] do ok. 0.3 [A], aby prędkość obrotowa nie przekroczyła wartości 2500 obr/min.

3 3.2. Pomiar charakterystyk silnika magnetoelektrycznego Dane znamionowe silnika: PTT W 50 V 7.5 A 3000 obr/min T n =0.95 Nm R tw20 =1.0 Ω Układ pomiarowy, jak w p.3.1, ale wyłącznik W2 w pozycji odłączony, a wyłącznik W3 w pozycji załączony. Mierzone są charakterystyki mechaniczne n(i) dla dwóch wartości napięcia zasilania 50 i 30 [V] oraz charakterystyka regulacyjna n(u) przy zmianie napięcia od znamionowego do zatrzymania silnika. Regulacji prądu obciążenia silnika dokonuje się rezystancją obciążającą prądnicę Prezentacja silników wykonawczych magnetoelektrycznych. Na stanowisku ćwiczeniowym znajduje się zestaw trzech silników wykonawczych magnetoelektrycznych, które należy w kolejności zasilić napięciem znamionowym U tw =12 V. Wyłącznik W2 oraz W3 w pozycji odłączony. Przewody zasilające należy podpiąć w odpowiednie zaciski na wyłączniku W2, a wyłącznik W1 traktować do odłączania zasilania. 4. Opracowanie wyników i wykonanie sprawozdania W sprawozdaniu nie wykonuje się żadnych obliczeń. Należy zamieścić następujące wykresy: rys.1 - trzy charakterystyki mechaniczne n = f(i tw ) silnika elektromagnetycznego rys.2 -charakterystyka sterowania od strony twornika silnika elektromagnetycznego n = f(u tw ) rys.3 -charakterystyka sterowania od strony wzbudzenia silnika elektromagnetycznego n = f(i w ) rys.4 - charakterystyki mechaniczne silnika magnetoelektrycznego n = f(i) rys.5 - charakterystyka sterowania silnika magnetoelektrycznego n = f(u). W podsumowaniu należy przedyskutować spełnienie warunków stawianych silnikom wykonawczym przez oba typy badanych silników.

4 Przedmiot: Ćwiczenie: EA1 Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica Wydział Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Elektroniki LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH Elektromaszynowe elementy automatyki Temat: Data wykonania: Silniki wykonawcze prądu stałego Rok akadem: 20.../20... Nazwisko i Imię: Data: Ocena: Semestr: zimowy 1. Rok studiów: III 2. Grupa: EC/ Zespół: Data i podpis prowadzącego: Uwagi prowadzącego: 1. Dane znamionowe silników: elektromagnetyczny: magnetoelektryczny: 2. Pomiar charakterystyk silnika elektromagnetycznego 2.1. Pomiar charakterystyk mechanicznych U tw =24 [V], I w =1.1 [A] U tw =12 [V], I w =1.1 [A] U tw =12 [V], I w =0.7 [A] n [obr/min] I tw [A] n [obr/min] I tw [A] n [obr/min] I tw [A]

5 2.2. Pomiar charakterystyk regulacyjnych a. sterowanie od strony twornika I tw = 2 [A] I w =1.1 [A] I tw = 10 [A] I w =1.1 [A] U tw [V] n [obr/min] U tw [V] n [obr/min] b. sterowanie od strony wzbudzenia I tw = 2 [A] U tw = 12 [V] I tw = 10 [A] U tw = 12 [V] I w [A] n [obr/min] I w [A] n [obr/min] 3. Pomiar charakterystyk silnika magnetoelektrycznego 3.1. Charakterystyki mechaniczne U tw = 50 [V] U tw = 30 [V] n [obr/min] I tw [A] n [obr/min] I tw [A]

6 3.2. Charakterystyka regulacyjna I tw = 5 [A] U tw [V] n [obr/min] 3.2. Obserwacja pracy silników wykonawczych magnetoelektrycznych.