Versuch Gleichstrommaschine - Fachgebiet Leistungselektronik und ...
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<strong>Fachgebiet</strong> <strong>Leistungselektronik</strong> <strong>und</strong> Elektrische Antriebstechnik<br />
Prof. Dr.–Ing. Joachim Böcker<br />
LABORPRAKTIKUM - <strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
Laborpraktikum<br />
<strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
Revision: 1.1<br />
Datum: 30-05-2005<br />
Revision: 1.1 Seite 1<br />
Datum: 08-05-2006 von 16
<strong>Fachgebiet</strong> <strong>Leistungselektronik</strong> <strong>und</strong> Elektrische Antriebstechnik<br />
Prof. Dr.–Ing. Joachim Böcker<br />
LABORPRAKTIKUM - <strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
Inhaltsverzeichnis:<br />
1 Einleitung ...........................................................................................................3<br />
2 Aufbau <strong>und</strong> Baugruppen ....................................................................................4<br />
3 Ausführungsformen von <strong>Gleichstrommaschine</strong>n...............................................5<br />
3.1 Fremderregte <strong>Gleichstrommaschine</strong> ...........................................................5<br />
3.2 Gleichstromnebenschlussmaschine ............................................................6<br />
3.3 Gleichstromreihenschlussmaschine ............................................................7<br />
4 Betriebsverhalten der <strong>Gleichstrommaschine</strong>.....................................................7<br />
4.4 Anlaufverhalten der fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong> <strong>und</strong> der<br />
Gleichstromnebenschlussmaschine ......................................................................7<br />
4.5 Belastungsmaschine....................................................................................8<br />
5 <strong>Versuch</strong>svorbereitung........................................................................................9<br />
6 <strong>Versuch</strong>sdurchführung.....................................................................................11<br />
6.6 Motorbetrieb der Gleichstromnebenschlussmaschine ..............................11<br />
6.7 Motorbetrieb der Gleichstromreihenschlussmaschine..............................13<br />
7 Literatur ...........................................................................................................14<br />
Revision: 1.1 Seite 2<br />
Datum: 08-05-2006 von 16
<strong>Fachgebiet</strong> <strong>Leistungselektronik</strong> <strong>und</strong> Elektrische Antriebstechnik<br />
Prof. Dr.–Ing. Joachim Böcker<br />
LABORPRAKTIKUM - <strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
1 Einleitung<br />
Die Starkstromtechnik nahm mit der Energieerzeugung durch galvanische Elemente ihren<br />
Anfang. Da durch die galvanischen Elemente Gleichspannung bereitgestellt wird, entstand als<br />
erster elektromechanischer Energiewandler die <strong>Gleichstrommaschine</strong>. Bereits 1834 wurde<br />
durch Jakobi der erste Gleichstrommotor mit Kommutator (Stromwender) gebaut. Einen<br />
wesentlichen Beitrag für den Erfolg der <strong>Gleichstrommaschine</strong> leistete die Entdeckung des<br />
dynamoelektrischen Prinzips 1 durch Werner von Siemens im Jahre 1866.<br />
Mit der Einführung des Drehstroms ab 1889 verlor die <strong>Gleichstrommaschine</strong> an Bedeutung,<br />
konnte aber, begünstigt durch die Entwicklung der Stromrichtertechnik <strong>und</strong> die guten Regeleigenschaften,<br />
einen bedeutenden Marktanteil im Bereich der drehzahlgeregelten Antriebe<br />
behaupten. In jüngster Zeit erreichen umrichtergespeiste Drehstromantriebe ähnlich gute<br />
Regeleigenschaften, so dass Gleichstrommotoren immer mehr an Bedeutung verlieren,<br />
wenngleich diese immer noch wichtige Anwendungsfelder besetzen. An einer<br />
<strong>Gleichstrommaschine</strong> können wesentliche Wirkprinzipien <strong>und</strong> Eigenschaften elektrischer<br />
Maschinen erklärt werden, so dass sie in diesem Praktikum näher betrachtet werden sollen.<br />
Bei <strong>Gleichstrommaschine</strong>n werden verschiedene Ausführungsformen unterschieden. Im Rahmen<br />
dieses Praktikums soll das Betriebsverhalten einer Gleichstromnebenschluss- <strong>und</strong> einer<br />
Gleichstromreihenschlussmaschine untersucht werden. Das Betriebsverhalten von elektrischen<br />
Maschinen wird u.a. durch Belastungskennlinien charakterisiert. Solche<br />
Belastungskennlinien bilden das Drehmoment über der Drehzahl ab. Die Aufzeichnung von<br />
Belastungskennlinien ist ein Ziel dieses Praktikums.<br />
1 1866 erkannte Werner von Siemens, dass im Eisen des Erregerkreises eines Generators ein geringer<br />
Magnetismus zurückbleibt. Dieser reicht aus, um eine, zunächst schwache, Spannung im rotierenden<br />
Anker zu induzieren. Der dadurch hervorgerufene Strom lässt sich nutzen, um das Erregerfeld<br />
fortschreitend bis zur Sättigung zu verstärken.<br />
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2 Aufbau <strong>und</strong> Baugruppen<br />
Hauptpol<br />
Erregerwicklung<br />
Ankerwicklung<br />
Kommutator<br />
Anker<br />
Ständer<br />
Abbildung 1: Baugruppen einer <strong>Gleichstrommaschine</strong><br />
Das Wirkprinzip der <strong>Gleichstrommaschine</strong> beruht auf der Lorenzkraft<br />
F = q( E+ v× B)<br />
(0.1)<br />
L<br />
Ist kein äußeres elektrisches Feld vorhanden <strong>und</strong> betrachtet man den Sonderfall eines Leiters<br />
der Länge l , der senkrecht zum äußeren Magnetfeld verläuft, so ergibt sich für die Kraft<br />
F<br />
= B⋅l⋅ I<br />
(0.2)<br />
Für die Erzeugung einer Kraft benötigt man ein Magnetfeld der Flussdichte B <strong>und</strong> darin<br />
drehbar angeordnete Leiter der Länge l , die einen Strom I führen.<br />
Die Erzeugung des Magnetfelds erfolgt durch die Erregerwicklung eines Elektromagneten, die<br />
sich auf dem Hauptpol des feststehenden Ständers aus geblechtem Eisen befindet. Der<br />
durch die Erregerwicklung hervorgerufene magnetische Fluss durchsetzt den Luftspalt <strong>und</strong><br />
den Anker. Auf dem Anker befinden sich Leiter, die von dem Ankerstrom I A<br />
durchflossen<br />
werden. Die Stromzufuhr muss dabei so erfolgen, dass alle Ankerleiter die sich im Bereich<br />
des gleichen magnetischen Poles befinden, gleichsinnig vom Ankerstrom durchflossen<br />
werden. Zur kontinuierlichen Drehmomenterzeugung ist es nötig, dass beim, durch die<br />
Drehung des Motors hervorgerufenen, Übergang der Ankerleiter von einem Polbereich auf<br />
den Nächsten, die Stromrichtung in den jeweiligen Ankerleitern umgekehrt werden muss. Die<br />
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Stromumkehr erreicht man durch den Kommutator (auch Stromwender oder Kollektor<br />
genannt). Für eine ausführliche Beschreibung sei auf Absatz 7 verwiesen.<br />
3 Ausführungsformen von <strong>Gleichstrommaschine</strong>n<br />
3.1 Fremderregte <strong>Gleichstrommaschine</strong><br />
Bei der fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong> werden Erregerwicklung <strong>und</strong> Ankerwicklung<br />
unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt. Die Erregung kann auch durch<br />
Permanentmagnete erfolgen.<br />
i A<br />
R A<br />
L A<br />
u<br />
A<br />
u E<br />
i E<br />
R E<br />
L E<br />
u<br />
iA<br />
Erregerkreis<br />
Ankerkreis<br />
Abbildung 2: Elektrisches Ersatzschaltbild der fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong><br />
Für die Maschengleichung des Ankerkreises ergibt sich<br />
diA<br />
uA = RAiA + LA + uiA<br />
(0.3)<br />
dt<br />
mit dem Ankerwiderstand R<br />
A<br />
, der Ankerinduktivität L<br />
A<br />
<strong>und</strong> der induzierten Gegenspannung<br />
u<br />
iA<br />
(auch Elektro-Motorische-Kraft, EMK genannt).<br />
Analog ergibt sich für den Erregerkreis<br />
di<br />
u R i L dt<br />
E<br />
E<br />
=<br />
E E<br />
+<br />
E<br />
(0.4)<br />
Der durch den Erregerkreis hervorgerufene verkettete Fluss<br />
Ψ<br />
E<br />
ergibt sich zu<br />
Ψ = (0.5)<br />
E<br />
Li<br />
E E<br />
mit Ψ<br />
E<br />
= NEΦ E<br />
<strong>und</strong> Gl. (0.4) folgt<br />
Revision: 1.1 Seite 5<br />
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dΦ<br />
u R i N dt<br />
E<br />
E<br />
=<br />
E E<br />
+<br />
E<br />
(0.6)<br />
mit der Windungszahl der Erregerwicklung N<br />
E<br />
.<br />
Für das Drehmoment einer fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong> gilt<br />
mM = cMΦ EiA<br />
(0.7)<br />
mit der Maschinenkonstanten c . M<br />
Für die induzierte Gegenspannung gilt<br />
uiA = cM Φ<br />
Eω<br />
(0.8)<br />
mit der Winkelgeschwindigkeit ω . Die Winkelgeschwindigkeit ω in rad / s hängt mit der<br />
1<br />
Drehzahl in min − wie folgt zusammen:<br />
ω 60s<br />
n = (0.9)<br />
2π<br />
min<br />
Für die belastete <strong>Gleichstrommaschine</strong> ergibt sich die folgende dynamische Gleichung<br />
mit dem Massenträgheitsmoment J <strong>und</strong> dem Lastdrehmoment<br />
3.2 Gleichstromnebenschlussmaschine<br />
d ω 1 = ( m − M<br />
mL<br />
)<br />
(0.10)<br />
dt J<br />
Bei der Gleichstromnebenschlussmaschine sind Erregerwicklung <strong>und</strong> Ankerwicklung parallel<br />
geschaltet. Erregerspannung u<br />
E<br />
<strong>und</strong> Ankerspannung u<br />
A<br />
sind gleich.<br />
m<br />
L<br />
.<br />
i A<br />
u<br />
A<br />
= u<br />
E<br />
i E<br />
R E<br />
L E<br />
u iA<br />
Abbildung 3: Elektrisches Ersatzschaltbild der Gleichstromnebenschlussmaschine<br />
Betrachtet man den stationären Betrieb, entfallen die Ableitungen nach der Zeit, für die<br />
Gleichstromnebenschlussmaschine ergeben sich damit die folgenden Gleichungen<br />
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3.3 Gleichstromreihenschlussmaschine<br />
UA = RAIA + UiA<br />
(0.11)<br />
UE = UA = REIE<br />
(0.12)<br />
M<br />
M<br />
= cMΦ EIA<br />
(0.13)<br />
Gleichstromreihenschlussmaschinen sind durch eine Reihenschaltung von Anker- <strong>und</strong> Erregerwicklung<br />
gekennzeichnet. Beide Wicklungen werden vom gleichen Strom<br />
durchflossen, es gilt i A<br />
= i E<br />
.<br />
i<br />
A<br />
R A<br />
L A<br />
u<br />
A<br />
R E<br />
i E<br />
L E<br />
u iA<br />
R P<br />
Abbildung 4: Elektrisches Ersatzschaltbild der Gleichstromreihenschlussmaschine<br />
Durch den Widerstand R P<br />
kann ein Teil des Ankerstroms an der Erregerwicklung vorbei<br />
fließen. In diesem Fall gilt nicht i A<br />
= i E<br />
. Das Verhältnis von Erreger- zu Ankerstrom wird als<br />
Erregergrad bezeichnet.<br />
Für einen Erregergrad 1 ergibt sich für das Drehmoment<br />
M = c L N I<br />
(0.14)<br />
2<br />
M M E E A<br />
mit<br />
Φ = LI / N<br />
(0.15)<br />
E E E E<br />
4 Betriebsverhalten der <strong>Gleichstrommaschine</strong><br />
4.4 Anlaufverhalten der fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong> <strong>und</strong> der<br />
Gleichstromnebenschlussmaschine<br />
Für den Ankerstrom einer fremderregten <strong>Gleichstrommaschine</strong> folgt aus Gl. (0.11)<br />
Revision: 1.1 Seite 7<br />
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I = ( U − U ) R<br />
(0.16)<br />
A A iA A<br />
Hierbei kann die Induktivität L A<br />
im Ankerkreis vernachlässigt werden. Aus Gl. (0.8) folgt,<br />
das die induzierte Gegenspannung im Stillstand ( ω = 0 ) 0 ist. Der Ankerstrom wird nur<br />
durch den Ankerwiderstand begrenzt. Die Ankerwicklungen werden niederohmig ausgeführt,<br />
um die Stromwärmeverluste im Betrieb möglichst gering zu halten. Damit kann sich beim<br />
Einschalten ein sehr großer Ankerstrom ergeben. Um das zu vermeiden gibt es zwei<br />
Möglichkeiten:<br />
1. Die Spannung U<br />
A<br />
wird schrittweise von 0 bis zum gewünschten Endwert erhöht.<br />
2. Während des Anlaufs wird ein zusätzlicher Widerstand (Anlaufwidertand) in den<br />
Ankerkreis geschaltet.<br />
4.5 Belastungsmaschine<br />
Zur Aufnahme von Belastungskennlinien ist es notwendig, den Motor mit veränderlichen<br />
Lastdrehmomenten zu belasten. In diesem Praktikum erfolgt die Belastung durch einen<br />
fremderregten Gleichstromgenerator, der von dem jeweils betrachteten Gleichstrommotor<br />
angetrieben wird. Die im Generator induzierte Spannung u iA<br />
ruft einen Strom i A<br />
hervor, der<br />
durch den Belastungswiderstand R<br />
B<br />
begrenzt wird. Die erzeugte Leistung wird im<br />
Belastungswiderstand R in Wärme umgesetzt.<br />
B<br />
i<br />
A<br />
R A<br />
L A<br />
u<br />
A<br />
R<br />
B<br />
u<br />
E<br />
i E<br />
R E<br />
L E<br />
u<br />
iA<br />
Abbildung 5: Elektrisches Ersatzschaltbild des fremderregten Gleichtromgenerators<br />
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5 <strong>Versuch</strong>svorbereitung<br />
1. Welche Möglichkeiten existieren, um eine fremderregte <strong>Gleichstrommaschine</strong> vom<br />
Stillstand bis zu einer gewünschten Drehzahl zu beschleunigen, ohne den Ankernennstrom<br />
zu überschreiten Geben Sie die entsprechenden Schaltungen an.<br />
2. Lösen Sie folgende Aufgabe:<br />
Ein Gleichstrom-Nebenschlussmotor mit 240V Nennspannung habe einen<br />
Ankerwiderstand von 0, 2Ω . Im Nennpunkt des Motors betrage der<br />
Ankerstrom 50A . Nun werde bei still stehendem Rotor über den<br />
Motorklemmen Nennspannung angelegt. Wie groß ist der sich einstellende<br />
Ankerstrom des Motors (Anlaufstrom) Drücken Sie den Anlaufstrom in<br />
Prozent des Nennstromes aus. Berechnen Sie den (Vor-) Widerstand, der in<br />
Reihe zum Ankerkreis geschaltet werden muss, um den Anlaufstrom auf 150%<br />
des Nennstroms zu begrenzen. Gehen Sie von Gl. 0.16 aus.<br />
3. Leiten Sie die Gleichungen für die Belastungskennlinien n= f( M M<br />
), IA<br />
= f( MM)<br />
für<br />
den fremderregten Gleichstrommotor her. Zeichnen Sie die entsprechenden Kennlinien<br />
n= f( M M<br />
), IA<br />
= f( MM)<br />
in qualitativer Form für<br />
U<br />
a.<br />
A AN<br />
= U , R = RA<br />
, Φ<br />
E<br />
=Φ<br />
EN<br />
b. UA<br />
= 0,5UAN<br />
, R = RA<br />
, Φ<br />
E<br />
=Φ<br />
EN<br />
U<br />
c.<br />
A AN<br />
= U , R = 2R<br />
A<br />
, Φ<br />
E<br />
=Φ<br />
EN<br />
d. UA = UAN<br />
, R = RA<br />
, Φ<br />
E<br />
= 0,5Φ<br />
EN<br />
4. Leiten Sie die Gleichungen für die Belastungskennlinien n= f( M M<br />
), IA<br />
= f( MM)<br />
für<br />
den Gleichstromreihenschlussmotor her. Zeichnen Sie die entsprechenden Kennlinien<br />
n= f( M M<br />
), IA<br />
= f( MM)<br />
in qualitativer Form für<br />
U<br />
a.<br />
A AN<br />
= U , R = RA<br />
, IE = I<br />
A<br />
b. UA<br />
= 0,5UAN<br />
, R = RA<br />
, IE = I<br />
A<br />
U<br />
c.<br />
A AN<br />
= U , R = 2R<br />
A<br />
, IE = I<br />
A<br />
U<br />
d.<br />
A AN<br />
= U , R = RA<br />
, I<br />
E<br />
= 0,5I<br />
A<br />
Revision: 1.1 Seite 9<br />
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LABORPRAKTIKUM - <strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
5. Wie kann bei der Gleichstromnebenschluss- <strong>und</strong> der Gleichstromreihenschlussmaschine<br />
das Erregerfeld geschwächt werden Geben Sie die entsprechenden<br />
Schaltungen an.<br />
6. In der <strong>Versuch</strong>sdurchführung wird ein fremderregter Gleichstromgenerator als Belastungseinrichtung<br />
verwendet. Wie kann die aufgenommene mechanische Leistung<br />
dieses Generators verändert werden<br />
Revision: 1.1 Seite 10<br />
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6 <strong>Versuch</strong>sdurchführung<br />
Die jeweiligen Schaltbilder der <strong>Versuch</strong>sanlage sind der Anlage zu entnehmen.<br />
6.6 Motorbetrieb der Gleichstromnebenschlussmaschine<br />
Ermitteln Sie die Belastungskennlinien n= f( M M<br />
); IA<br />
= f( MM)<br />
für<br />
1. R<br />
V<br />
= 0Ω,<br />
U<br />
AM<br />
= 220V <strong>und</strong> verschiedene Erregerströme<br />
I = 1,1A , I = 0,8A , I = 0,65A<br />
EM<br />
EM<br />
EM<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Erregerstrom des Generators<br />
einen Wert von I<br />
EG<br />
= 0,6A ein.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVM<br />
den gewünschten Wert für den<br />
Erregerstrom des Motors ein.<br />
- Stellen Sie über das Bedientpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
- Stellen Sie über den Belastungswiderstand R<br />
B<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
2. I<br />
EM<br />
= 1,1A , U<br />
AM<br />
= 220V <strong>und</strong> verschiedene Ankerkreiswiderstände<br />
R = 0Ω, R = 2,0Ω , R = 4,1 Ω<br />
V<br />
V<br />
V<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Erregerstrom des Generators<br />
einen Wert von I<br />
EG<br />
= 0,6A ein.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R<br />
EVM<br />
für den Erregerstrom des Motors einen<br />
Wert von I<br />
EM<br />
= 1,1A .<br />
- Stellen Sie über das Bedientpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
- Stellen Sie über den Belastungswiderstand R<br />
B<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
(Hinweis: Die Veränderung des Vorwiderstands<br />
Betreuer.)<br />
R V<br />
erfolgt durch den<br />
Revision: 1.1 Seite 11<br />
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3. R<br />
V<br />
= 0Ω, I<br />
EM<br />
= 1,1A <strong>und</strong> verschiedene Ankerspannungen<br />
U<br />
AM<br />
= 220V , U<br />
AM<br />
= 110V<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Erregerstrom des Generators<br />
einen Wert von I<br />
EG<br />
= 0,6A ein.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R<br />
EVM<br />
für den Erregerstrom des Motors einen<br />
Wert von I<br />
EM<br />
= 1,1A .<br />
- Stellen Sie über das Bedientpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
- Stellen Sie über den Belastungswiderstand R<br />
B<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
Diskutieren Sie die Ergebnisse im Vergleich zu den theoretischen Vorüberlegungen in der<br />
<strong>Versuch</strong>svorbereitung Pkt. 5.1. Beachten Sie bei den zu zeichnenden Kennlinien die jeweils<br />
zur Deckung der Lüfter- <strong>und</strong> anderer mechanischer Verlustdrehmomente erforderlichen<br />
„Leerlauf“-Ströme I<br />
AM<br />
= f( n, IEM<br />
), sowie das bei I AG<br />
an der Drehmomentmesswelle messbare<br />
Lüfterdrehmoment des angeflanschten Gleichstromgenerators. Die entsprechenden<br />
Größen sind bei der <strong>Versuch</strong>sdurchführung zu den Punkten 6.6.1 bis 6.6.3 zu bestimmen.<br />
Beim Anlauf der Maschine ist darauf zu achten, dass der Ankernennstrom sowie die maximale<br />
Drehzahl nicht überschritten werden. Die Belastung wird über den Feldstellwiderstand<br />
des angeflanschten Gleichstromgenerators bzw. über den Belastungswiderstand R B<br />
geändert.<br />
Revision: 1.1 Seite 12<br />
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6.7 Motorbetrieb der Gleichstromreihenschlussmaschine<br />
Ermitteln Sie die Belastungskennlinien n= f( M L<br />
), I<br />
A<br />
= f( ML)<br />
für<br />
1. R<br />
V<br />
= 0Ω, I<br />
EM<br />
= I<br />
AM<br />
<strong>und</strong> verschiedene Ankerspannungen<br />
U<br />
AM<br />
= 100V , U<br />
AM<br />
= 75V<br />
- Stellen Sie für den Belastungswiderstand R B<br />
die im Auswertungsbogen<br />
(Excel-Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie für den Vorwiderstand R V<br />
die im Auswertungsbogen (Excel-<br />
Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie über das Bedienpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
Achtung: Achten Sie beim Einstellen der Ankerspannung darauf, dass<br />
sich keine unzulässig hohen Drehzahlen einstellen <strong>und</strong> die<br />
Ankerspannung des Generators keine unzulässig hohen Werte<br />
( > 250V ) annimmt. Ggf. ist der Erregerstrom des Generators über<br />
den Widerstand R<br />
EVG<br />
entsprechend anzupassen.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
I<br />
2.<br />
EM AM<br />
= I , U = 100V <strong>und</strong> verschiedene Ankerkreiswiderstände<br />
AM<br />
R<br />
V<br />
= 0Ω, R<br />
V<br />
= 2, 2Ω , R<br />
V<br />
= 7,2 Ω<br />
- Stellen Sie für den Belastungswiderstand R B<br />
die im Auswertungsbogen<br />
(Excel-Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie für den Vorwiderstand R V<br />
die im Auswertungsbogen (Excel-<br />
Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie über das Bedienpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
Achtung: Achten Sie beim Einstellen der Ankerspannung darauf, dass<br />
sich keine unzulässig hohen Drehzahlen einstellen <strong>und</strong> die<br />
Ankerspannung des Generators keine unzulässig hohen Werte<br />
( > 250V ) annimmt. Ggf. ist der Erregerstrom des Generators über<br />
den Widerstand R<br />
EVG<br />
entsprechend anzupassen.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
3. R<br />
V<br />
= 0Ω,<br />
U = 100V <strong>und</strong> verschiedene Erregerströme<br />
AM<br />
Revision: 1.1 Seite 13<br />
Datum: 08-05-2006 von 16
<strong>Fachgebiet</strong> <strong>Leistungselektronik</strong> <strong>und</strong> Elektrische Antriebstechnik<br />
Prof. Dr.–Ing. Joachim Böcker<br />
LABORPRAKTIKUM - <strong>Versuch</strong> <strong>Gleichstrommaschine</strong> (GM)<br />
I<br />
EM<br />
= I<br />
AM<br />
, I<br />
EM<br />
= 0,8I<br />
AM<br />
, IEM<br />
= 0,6I<br />
AM<br />
- Stellen Sie für den Belastungswiderstand R B<br />
die im Auswertungsbogen<br />
(Excel-Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie für den Vorwiderstand R V<br />
die im Auswertungsbogen (Excel-<br />
Tabelle) gegebene Stufe ein.<br />
- Stellen Sie über das Bedienpult die gewünschte Ankerspannung des Motors<br />
ein.<br />
Achtung: Achten Sie beim Einstellen der Ankerspannung darauf, dass<br />
sich keine unzulässig hohen Drehzahlen einstellen <strong>und</strong> die<br />
Ankerspannung des Generators keine unzulässig hohen Werte<br />
( > 250V ) annimmt. Ggf. ist der Erregerstrom des Generators über<br />
den Widerstand R<br />
EVG<br />
entsprechend anzupassen.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R P<br />
den gewünschten Erregerstrom des<br />
Motors ein.<br />
Hinweis: Die Bestimmung des Erregerstroms erfolgt indirekt mit Hilfe des<br />
Stromes I<br />
P<br />
. Es gilt I<br />
EM<br />
= IAM − IP<br />
.<br />
- Stellen Sie über den Widerstand R EVG<br />
für den Ankerstrom des Motors<br />
nacheinander die im Auswertungsbogen (Excel-Tabelle) gegebenen<br />
Stromwerte ein <strong>und</strong> lesen Sie jeweils Drehzahl des Motors, Messbereich <strong>und</strong><br />
Messwert der Drehmomentmesswelle ab.<br />
Diskutieren Sie die Ergebnisse im Vergleich zu den theoretischen Vorüberlegungen in der<br />
<strong>Versuch</strong>svorbereitung Pkt. 5.4.<br />
Beachten Sie beim Anlassen der Maschine, dass der Ankernennstrom sowie die maximale<br />
Drehzahl nicht überschritten werden. Die Belastung wird über den Feldstellwiderstand des<br />
angeflanschten Gleichstromgenerators bzw. über den Belastungswiderstand geändert.<br />
7 Literatur<br />
[1] Müller, G. - Elektrische Maschinen - Gr<strong>und</strong>lagen, Aufbau <strong>und</strong> Wirkungsweise, 5. Auflage,<br />
Verlag Technik Berlin 1982<br />
[2] Riefenstahl, U. – Elektrische Antriebstechnik, Verlag B.G. Teubner Stuttgart 2000<br />
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Datum: 08-05-2006 von 16
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