Versuchsanleitung - EAL Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme ...

1.5. Aufgaben
1.5.2 Untersuchung des Verhaltens eines Gleichstrommotors
Das Verhalten eines kleinen Gleichstrommotors, dessen Parameterwerte in Tabelle 1.2 zusammengefasst
sind, soll auf der Grundlage von Simulationen untersucht werden. Es wird zunächst
davon ausgegangen, dass dieser von einer idealen Gleichspannungsquelle gespeist ist.
Physikalische Größe
Symbol und Wert (SI)
Nennleistung P N = 200 [W]
Nenndrehzahl N N = 2000 [min −1 ]
Nenndrehmoment M N = [Nm]
Nennankerspannung U AN = 220 [V]
Nennankerstrom I AN = 1 [A]
Nennerregerspannung U EN = 220 [V]
Nennerregerstrom I EN = 0,1 [A]
max. Ankerstrom I A,max = 3 [A]
max. Erregerstrom I E,max = 0,3 [A]
Ankerinduktivität L A = [H]
Ankerwiderstand R A = [Ω]
Erregerwiderstand R E = [Ω]
Rotorträgheitsmoment Θ M = [kgm 2 ]
Tabelle 1.2: Parameter des betrachteten Gleichstrommotors
4.) * Um die in Tabelle 1.2 fehlenden Parameter bestimmen zu können, wurden verschiedene
Experimente an der Maschine durchgeführt, deren Ergebnisse in Abb. 1.14 bis 1.16
graphisch wiedergegeben sind.
(a) Berechnen Sie das Nennmoment und den Erregerwiderstand.
(b) Bestimmen Sie Ankerwiderstand und Ankerinduktivität aus dem in Abb. 1.14 dargestellten
Stromverlauf. Geben Sie den Wert der Ankerzeitkonstante T A an.
(c) Wie aus Abb. 1.15 ersichtlich, zeichnet sich der tatsächliche Zusammenhang zwischen
Erregerstrom und Erregerfluss durch ein ausgeprägtes Hystereseverhalten aus.
In den Simulationen wird die Hysterese-Schleife durch die zugehörige ideale Magnetisierungskurve
approximiert, welche durch folgende Gleichung dargestellt werden
kann:
Ψ E
Ψ EN
= a 1 ·atan
) ( ) ( )
2IE 3IE
+a 2 ·atan +a 3 ·atan
I EN I EN I EN
(
IE
wobei a 1 = −1,122, a 2 = 2,553 und a 3 = −0,759
(1.8)
Nennen Sie den physikalischen Grund, weswegen Gleichung (1.8) zur Approximation
des Erregerflusses für Werte von |I E | großer als I EN ungeeignet wäre.
(d) Geben Sie den Ausdruck der Maschinenkonstante C M in Abhängigkeit des Nennerregerflusses
Ψ EN an.
– 14 –