fremderregten Gleichstrommaschine

Praktikum Elektrische Maschinen
Fachbereich 04 ET
Meßtechnische Untersuchung einer Gleichstrommaschine mit
Fremderregung (MGM)
Aufgabenstellung
Die für eine Reglereinstellung wesentlichen Daten einer fremderregten Gleichstrommaschine sind mit
einfachen Meßmitteln zu bestimmen. Aus den gemessenen Größen sind die für die Regleroptimierung
relevanten Kenngrößen abzuleiten.
Außer einer Belastungseinrichtung stehen folgende Stelleinrichtungen und Messgeräte für die
einzelnen Versuchspunkte zur Verfügung:
Netzgerät 0-30V, 0-10A;
Schalter (10 A)
Ankerspannungsquelle 0 ... 230 V=
Tachogenerator
Drehmoment-Messwelle (Bremse)
Erregerstromquelle 200V=
var. Erreger-Vorwiderstand
Belastungseinrichtung (Magnetpulverbremse)
Messwiderstand (Shunt)
Stromzange
div. Multimeter
Speicheroszilloskop m. Drucker
Y/t - Schreiber
Dieser Versuch ist von den Teilnehmern weitestgehend selbständig durchzuführen, der Betreuer kann
hier nur beratend mitwirken. Eine gründliche Vorbereitung des Versuchs ist daher unerlässlich.
Versuchsvorbereitungen:
Legen Sie für die verschiedenen Messungen jeweils Schaltung und Meßverfahren fest und machen
Sie Vorschläge für die Art und Auswahl der zu verwendenden Meßgeräte. Näheres siehe unten.
(Hinweis: Benutzen Sie für Messungen am stehenden Motor das stabilisierte Netzgerät anstelle der
Ankerspannungsquelle.)
Versuchsdurchführung:
1.
Bestimmen Sie den Gesamtwiderstand RA im Ankerkreis sowie den ohmschen Widerstand RE
der Erregerwicklung.
Vorbereitung: Warum ist die Widerstandsmessung im Ankerkreis mit dem Ohmmeter u. U.
unzuverlässig? Schlagen Sie ein geeignetes Messverfahren vor und skizzieren Sie die
Messschaltung.
2.
Bestimmen Sie die Induktivität LA des gesamten Ankerkreises sowie die Induktivität LE des
Erregerkreises. Nehmen Sie hierzu jeweils den Zeitverlauf des Stroms bei einer
sprungförmigen Änderung der Spannung auf (bei stehender Maschine).
Vorbereitung: Zeichnen Sie das Schaltbild der Messanordnung mit allen benötigten Stellund Messeinrichtungen.
3.
Bestimmen Sie die Maschinenkonstante (c * Φ) der Gleichstrommaschine im sogenannten
Motorverfahren (ohne fremdes Antreiben der Maschine).
Fachhochschule München
Prof. Höger
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Vorbereitung: Wie soll die Messung durchgeführt werden? Geben Sie die der Auswertung
(= Berechnung von (c * Φ)) zugrundeliegenden Gleichungen an.
4.
Messen Sie die gesamten Leerlaufverluste des Motors bei Nenndrehzahl. Wie teilen sich diese
Verluste in die Anteile
- Stromwärmeverluste PVCu
- Reibungsverluste PVR und
- Eisenverluste PVFe auf ?
Vorbereitung: Überlegen Sie, wie Sie den Anteil der Eisen- und Reibungsverluste voneinander
trennen können. Welche Messungen sind hierzu nötig und wie sollen diese dann ausgewertet
werden? (Hinweis: Eisenverluste sind vom vorhandenen Feld (Flussdichte) abhängig,
mechanische Reibungsverluste dagegen nicht)
5.
Bestimmen Sie das Trägheitsmoment des Maschine durch einen Auslaufversuch. Hierzu wird
der Motor aus dem Leerlauf bei Ankernennspannung durch einen Schalter von der
Ankerstromquelle getrennt. Der Zeitverlauf des Auslaufvorgangs n(t) wird mit einem
y/t-Schreiber aufgezeichnet.
Vorbereitung: Wie kann aus Messwerten, die vor dem Öffnen des Schalters notiert wurden
und dem Zeitverlauf n(t) des Auslaufvorgangs das Trägheitsmoment J des Motors bestimmt
werden? Geben Sie die erforderlichen Gleichungen an.
6.
Überprüfen Sie die Typenschild-Daten der Maschine bei Nennspannung und Nennstrom.
Messen Sie hierzu ist das an der Welle abgegebene Moment MN und die Drehzahl nN.
Berechnen Sie das Luftspaltmoment MiN des Motors im Nennpunkt? Wie groß sind im
Nennpunkt die Verlustanteile
die Anteile
- Stromwärmeverluste PVCu
- Reibungsverluste PVR und
- Eisenverluste PVFe auf ?
Berechnen Sie den mechanischen Wirkungsgrad ηmech und den Gesamtwirkungsgrad η (ohne
Erregerverluste) des Motors im Nennpunkt.
Versuchsausarbeitung:
1.
Dokumentieren Sie die Ergebnisse der Versuchsdurchführung.
2.
Zeichnen Sie den normierten Signalflußplan der Gleichstrommaschine, geben Sie die Größen
TA, TH, rA*, TEN zahlenmäßig an und geben Sie weiterhin alle relevanten Bezugsgrößen (UAN,
IAN, UEN, IEN, n0N, MiN) mit ihren Zahlenwerten an.
3.
Wie lautet allgemein und zahlenmäßig die Übertragungsfunktion Fn(s) = n(s)/uA(s) ?
Welche Dämpfung D ergibt sich für die Sprungantwort ?
4.
Nehmen Sie an, es steht ein gesteuerter Stromrichter in B6-Brückenschaltung zur Verfügung.
Geben Sie die Einstellparameter für Strom- und Drehzahlregelung der Anordnung an. Nehmen
Sie dabei als sinnvolle Glättungszeitkonstanten für die Istwertmessung von Strom- und
Drehzahl Tgi = 1 ms und Tgn = 2 ms an.
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