Föreläsning 1 Likströmsmaskinen och likström (test). 1. Modell och verklighet. 2. Moment och ström (M&IA). Momentkonstanten K2Ф. 3. Varvtal och inducerad spänning (ω&ua). Spänningskonstanten K2Ф. 4. Momentkonstant och spänningskonstant är samma sak. 5. Kretsmodell för likströmsmaskinen som även inkluderar lindningen resistans RA. 6. Uppgift U7:2 Märkstorheter för en PM likströmsmaskin och hur de kan översättas till parametrar i maskinmodellen. 7. Tillförd elektrisk effekt omvandlas till mekanisk effekt och till förluster (värme). 8. Några experiment: Tomgång motor. Tomgång generator. Kortsluten generator. (Vad är kortslutning)
1. Modell och verklighet. Bild av verklig krets En kretsmodell av kretsen I kretsschemat används symbolerna spänningskälla (runda) och resistor (fyrkantiga), kallas ofta motstånd. I detta fall modelleras lampan med en resistor. Vi tänker oss ett 12V batteri och en glödlampa på 12V/60W. Kirchhoffs spänningslag (Ekv 1:14) ger: 0 Batterispänningen U b och lampspänningen U L blir lika 12V. Effekt (Ekv 1:15) ger i vårt fall / 60W/12V= 5A. Med Ohms lag (Ekv 1:2) kan lampans resistans beräknas R L =? Flerval 1: R L =? 1) 5 Ω 2) 0,42 Ω 3) 2,4 Ω
2. Moment och ström (M&IA). Momentkonstanten K2Ф. En maskin består av flera spår med ett antal ledare i varje spår. Alla ledare träffas inte av liks stort magnetfält. Konstanten bakar K 2 ihop alla dess bidrag. Lindningen kallar ankarlindningen och strönmmen brukar kallas ankarströmmen I A. (Ekv 7.8) Flerval: En likströmsmotor matas med 12V och tomgångsvarvtalet är 1000 varv/minut. Vid belastning med 1 Nm sjunker varvtalet till 900 varv per minut och strömmen blir 10A. Vad har motorn för momentkonstant. 1) 10 Nm/A 2) 0,1 Nm/A 3) 1,2 Nm/A Flerval: En likströmsmotor matas med 12V och tomgångsvarvtalet är 1000 varv/minut. Vid belastning med 1 Nm sjunker varvtalet till 900 varv per minut och strömmen blir 10A. Vad blir varvtalet vid 5A. 1) 900 varv/minut 2) 950 min -1 3) 1000 rpm
3. Varvtal och inducerad spänning (ω&ua). Spänningskonstanten K2Ф. Samma proportionalitetskonstant ϕ som för moment och ström ovan. På samma sätt kommer även K 2 in här. (Ekv 7.3) Ingenjörer gillar ofta varvtalet i varv/minut snarare än vinkelhastighet i radianer per sekund. Såklart råder även där proportionalitet, vi kan kalla konstanten K 1 istället.
Flerval: En likströmsmotor har tomgångsvarvtalet 1000 varv per minut vid matning med 12V. Vad blir tomgångsvarvtalet vid matning med 10V. 1) 930 rpm 2) 830 varv/minut 3) 730 varv per minut 4. Momentkonstant och spänningskonstant är samma sak. Samma proportionalitetskonstant kan kallas spänningskonstant i (Ekv 7.3) Och momentkonstant i. (Ekv 7.8)
5. Kretsmodell för likströmsmaskinen som även inkluderar lindningen resistans RA. Kirchhoffs spänningslag och Ohms lag ger: 0 ger (Ekv. 7.4) Flerval: En likströmsmotor matas med 10V och tomgångsvarvtalet är 1000 varv/minut. Vid belastning med 1 Nm sjunker varvtalet till 900 varv per minut och strömmen blir 11A. Beräkna motorns ankarresistans. 1) 10 Ω 2) 1 Ω 3) 0,1Ω
6. Uppgift U7:2 Märkstorheter för en PM likströmsmaskin och hur de kan översättas till parametrar i maskinmodellen. Med kännedom de två motorparametrarna (resistansen och momentkonstanten eller spänningskonstanten) för en likströmsmotor kan alla driftpunkter beräknas. Oftast måste först det omvända jobbet göras. Med utgångspunkt från en driftpunkt, vanligtvis den så kallade märkdriftpunkten bestäms motorparametrarna.
7. Tillförd elektrisk effekt omvandlas till mekanisk effekt och till förluster (värme).
Flerval: En likströmsmotor matas med 10V. Vid belastning med 1 Nm blir varvtalet till 900 varv per minut och strömmen 11A. Beräkna motorns verkningsgrad. 1) 76% 2) 86% 3) 96% Elmotorn kan även gå i generatordrift. Om axeln roteras induceras spänningen E som i sin tur kan driva en ström precis som ett batteri. Mekanisk effekt omvandlas till elektrisk och till förlustvärme.
8. Några experiment: Tomgång motor. Tomgång generator. Kortsluten generator. (Vad är kortslutning)
Experiment Tomgång motor: Vad händer när man vänder polariteten (kopplar om)? a) Ingenting (samma varvtal). b) Rotationen byter riktning. c) Motoraxeln roterar ej. Generatorn roteras först i tomgång. Vad händer då generatorn kortsluts? a) Säkringen går. b) Axeln börjar snurra av sig själv. c) Det går trögare att snurra. d) Axeln låser sig. 170116/HJ