Silnik obcowzbudny prądu stałego zasilany ze źródła napięcia oraz w układzie Leonarda. Doświadczalne wyznaczanie charakterystyk mechanicznych.

Badanie silnika obcowzbudnego prądu stałego zasilanego ze źródłą napięcia oraz w układzie Leonarda to bardzo rozmyślne doświadczenia, które pozwalają zrozumieć zasadę działania tej maszyny. Ponadto pozwoli odpowiedzieć nam na pytania dla czego tekie rozwiązanie jak układ Leonarda stosuje się w przemyśle przy ciężkich rozruchach maszyn.

Aby wykonać proponowane ćwiczenie, potrzebujemy do dyspozycji dwu zestawów maszyn elektrycznych. Jeden to silnik obcowzbudny prądu stałego oraz sprzężona mechanicznie obcowzbudna prądnica prądu stałego obciążająca badany silnik. Kolejny zestaw to obcowzbudna prądnica prądu stałego wraz z napędzającym ją indukcyjnym silnikiem trójfazowym.
Zmiany obciążenia badanego silnika dokonuje się przez układ obciążający.

1. Cel ćwiczenia

Celem wykonania proponowanego ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania silnika obcowzbudnego prądu stałego zasilanego ze źródła napięcia i w układzie Leonarda oraz badanie jego charakterystyk mechanicznych.

2.1 Wyznaczanie rezystancji twornika metodą techniczną

Schemat pomiarowy

2.2 Wyznaczanie rezystancji twornika prądnicy Leonarda




2.3 Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej silnika zasilanego w układzie Leonarda.




H - hamownica,
SPS - silnik prądu stałego,
PT - prądniczka tachometryczna,
P - prądnica,
SA - silnik asynchronicnzy,
A - amperomierz,
V- woltomiwerz.



2.4 Wyznaczenie charakterystyk mechanicznych badanego silnika zasilanego z sieci sztywnej przy trzech różnych napięciach zasilających.




Wyznaczanie teoretycznej charakterystyki mechanicznej silnika obcowzbudnego prądu stałego zasilanego w układzie Leonarda i sieci sztywnej.

Przykładowe Obliczenia:
- dla silnika zasilanego z sieci sztywnej




2.5 Wyznaczanie charakterystyki magnesowania prądnicy Leonarda.







3. Wnioski

Obserwując wyznaczone charakterystyki mechaniczne można powiedzieć, że pokrywają się z założeniami teoretycznymi i są liniami prostymi, a niewielkie odchylenia związane są z rzeczywistym oddziaływaniem twornika na maszynę. Ponadto można stwierdzić, że silnik zasilany w układnie Leonarda ma najlepsze właściwości ruchowe i parametry układu napędowego.

Wyznaczone charakterystyki zbiegają się do jednego wspólnego punktu tj. znamionowego punktu pracy.

Kolejnym ważnym wnioskiem, jaki nasuwa się z obserwacji charakterystyk mechanicznych jest to, iż jednym ze sposobów regulacji prędkości wirnika jest zmiana napięcia twornika, przy takim sposobie kształt charakterystyki mechanicznej pozostaje bez zmian tzn. charakterystyki dla różnych wartości napięć są do siebie równoległe.

Charakterystyki mechaniczne wyznaczone w sposób teoretyczny pokrywają się idealnie z wyznaczonymi laboratoryjnie, jest to potwierdzeniem zgodności teorii z praktyką.

Otrzymana charakterystyka magnesowania prądnicy Leonarda jest w przybliżeniu taka jak teoretyczna. Wystąpienie niewielkiego napięcia podczas pracy prądnicy przy zerowym prądzie wzbudzenia jest spowodowane zjawiskiem remanentu magnetycznego.

Układ Leonarda jest układem napędowym prądu stałego stosowanym do urządzeń wymagających ciągłego nastawiania prędkości wirowania w szerokim zakresie oraz urządzeń charakteryzujących się częstymi ciężkimi rozruchami lub nawrotami. Ponadto umożliwia on hamowanie odzyskowe w całym zakresie pracy układu. Szczególnie stosowany do napędu maszyn wyciągowych w górnictwie, w napędach walcowniczych, szybkobieżnych wyciągów pionowych oraz przemyśle papierniczym.