Záběrový moment stejnosměrného motoru

Pomůcky

• Měřicí souprava ISES, modul ampérmetr přepnutý na rozsah 1 A a připojený na pozici vstupu A,
• modul siloměr připojený na pozici vstupu B,
• měřený motor, dvojitý zdroj stejnosměrného napětí Aritma AUL 210, posuvné měřítko, stojan.

Úkoly

1. Změřit záběrový moment motoru s cizím buzením v závislosti na budícím proudu.
2. Změřit záběrový moment motoru s cizím buzením v závislosti na napájecím proudu.
3. Změřit záběrový moment motoru se sériovým buzením v závislosti na napájecím proudu.

Teorie

Moment stejnosměrného motoru M závisí proudu I protékajícím rotorem a magnetickém toku statoru Φ dle vztahu

M = k I Φ ,

kde konstanta k reprezentuje počet závitů rotoru a způsob vinutí. Magnetický tok statoru je vytvářen budícím proudem, přičemž platí

Φ = N I_b / R_m ,

kde N je počet závitů budícího vinutí, I_b budící proud a R_m magnetický odpor tvořený ocelovým obalem dynama, pólovými nástavci, rotorem a vzduchovou mezerou mezi statorem a rotorem.

Záběrový moment motoru tedy závisí na proudu rotorem a na budícím proudu. Tato závislost je lineární, pokud nedojde k přebuzení magnetického obvodu motoru.

U sériového motoru je napájecí proud zároveň budícím proudem, proto je točivý moment úměrný druhé mocnině proudu

M = k′ I ² .

Nastavení

Založíme nový experiment v programu ISES a nastavíme: čas 10 s, vzorkování 10 000 Hz, start automatický, panel č. 1 ampérmetr, panel č. 2 siloměr. Aktivujeme i kanál E s výstupním napětím pila 0 V až 5 V frekvence 0,1 Hz.
Nebo načteme soubor motor.imc.

Provedení

1. Na stojan připevníme měřený motor a modul siloměr. Mezi kladku motoru a siloměr napneme provázek dle obrázku.

Rotor motoru (červené vodiče) připojíme na levou část dvojitého zdroje napětí nastaveného na 3 V. Buzení motoru (černé vodiče) připojíme přes modul ampérmetr na pravou část zdroje napětí nastaveného na 24 V s externí referencí z kanálu E. Tlačítko EXT REF je stisknuté a výstupní kanál E je připojen na zesilovač u zdroje, červený vodič na svorku +. Po spuštění měření se bude napětí zdroje pro buzení zvyšovat z 0 V na 24 V, což způsobí změnu budícího proudu 0 A až 0,5 A. Po kontrole zapneme zdroj a spustíme měření. V okně se zobrazí dva panely: na horním bude závislost budícího proudu v čase a na dolním časová závislost síly motoru.

2. Nyní přepojíme rotor motoru (červené vodiče) přes modul ampérmetr na pravou část dvojitého zdroje napětí nastaveného na 11 V. Buzení motoru (černé vodiče) připojíme na levou část zdroje napětí nastaveného na 6 V. Po kontrole a spuštění měření je na horním panelu zobrazen časový průběh napájecího proudu a na dolním průběh síly. Na ampérmetru zdroje odečteme velikost budícího proudu a změříme vzdálenost závěsu pro provázek od osy motoru.

Protokol

Název: Záběrový moment stejnosměrného motoru
Pomůcky:
Teorie:
Vypracování:

1. Vzdálenost závěsu provázku od osy a budící proud:

r  [m]
Ib  [A]

2. Naměřené grafy ze všech měření vytiskneme na tiskárně a popíšeme všechny osy grafů pomocí skutečných jednotek záběrového momentu  M = F r.

3. Odečteme hodnoty momentu motoru s cizím buzením pro tyto vstupní hodnoty:

Hodnoty	M  [Nm]
U = 3 V,   Ib = 0,3 A
Ib = 0,15 A,   I = 0,3 A

4. Odečteme hodnoty momentu pro napájecí proudy 0,2 A a 0,4 A pro motor s cizím buzením a sériový motor:

Motor	M0,2  [Nm]	M0,4  [Nm]
Cizí buzení
Sériový

Vyhodnocení měření:

Porovnáme naměřené hodnoty s teoretickými. Porovnáme podíl momentů motoru s cizím buzením a sériového M_0,4 / M_0,2 pro dvojnásobné zvýšení napájecího proudu.

Výsledky

Název: Záběrový moment stejnosměrného motoru
Pomůcky:
Teorie:
Vypracování:

Moment motoru s cizím buzením v závislosti na budícím proudu při napájecím napětí 3 V:

Moment motoru s cizím buzením 150 mA v závislosti na napájecím proudu:

Moment sériového motoru v závislosti na napájecím proudu:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014