מעבדה בהמרת אנרגיהדוח מסכם: גנראטור זרם ישר בעל עירור זר ועירור מקבילי

– גנראטור זרם ישר בעל עירור זר ועירור מקבילי 1 דוח מסכם, ניסוי מספר

זר בעירור כגנראטור ישר הפועלת זרם הניסוי: הכרה ראשונית עם מכונת מטרת ובעירור עצמי מסוג שאנט )מקבילי(. בניסוי זה נכיר את עקומת הריקם הנקראת גם עקומת מגנוט, ונבדוק את השפעת מהירות הסיבוב וזרם העירור על מתח ההדקים של

הגנראטור.

מהלך הניסוי:

פרמטרים נקובים למכונה, עבור פעולה כגנראטור:330W ,3000 rpm,220v ,1.5 A

: DC חלק א: מדידת עקומת מגנוט למכונת

נושא: השפעת זרם העירור על המתח ביציאת הגנראטור )בריקם(

בדיקת יחס בין המתח ביציאת הגנראטור לבין זרם העירור במהירותמטרת הניסוי: נקובה )עקומת מגנוט(.

משימות:

1.2 ואיור מספר 1.1חיבור המעגל המתואר באיור מספר 1.1

אישור המדריך.1.20.3כוונו את נגד העירור עד לקבלת זרם העירור של 1.3 [A ]. DC( מספק הכוח ONהפעלת המנוע המסובב את הגנראטור. הזנת מתח )מפסק 1.4

2400וכוונו של המתח עד לקבלת מהירות של rpm.0.3בשלב זה היה צורך להקטים את זרם העירור ע"י הנגד המשתנה מ-1.5 A-עד ל

0.2 A.בהדרגה 1.1נרשום את הערכים המתאימים של המתח ביציאת הגנראטור בטבלה 1.6

המוצא Vמתח oc [V ] 1800במהירות rpm

המוצא Vמתח oc [V ] 2400במהירות rpm

Iזרם עירור f [A ]

1241650.31201600.281171540.261121470.241061400.221001330.20

: ערכים מתאימים של המתח ביציאה מהגנראטור.1.1טבלה מספר

1800של חזרנו על הניסוי עבור מהירות 1.7 rpmואת התוצאות הצגנו בטבלה מספר . 1.1.

Vגרף המתאר את אופייני הייחוס בין המתח 1.8 oc [V I לזרם [ f

0 1 2 3 4 5 6 7 80

02

04

06

08

001

021

041

במהירות מתחהמוצא2400" ד סל

במהירות מתחהמוצא1800" ד סל

Vבין המתח : אופייני הייחוס 1.1גרף מספר oc [V I לזרם [ f

* הערה: קיבלנו למעשה את עקומת המגנוט.

– ככל שזרם העירור עולה מתחבריקם בעל עירור זר DC* מסקנה: עבור גנראטור מוצא

.עד למצב של רוויה הגנראטור עולה

סיום שלב א.1.9

בעירור זר תחת עומס: DC חלק ב: גנראטור

אופייני העומס של גנראטור ז"י בעל עירור זר )נפרד(.נושא:

בדיקת יחס בין זרם מעגל העוגן למתח ביציאת הגנראטור והספקמטרת הניסוי: הגנראטור.

משימות:

0.3כוונו את זרם העירור ל- 1.10 A.ע"י הנגד המשתנה ,2400כוונו את המהירות ל-1.11 rpm.ע"י ויסות מתח הספק 0.8כוונו את זרם מעגל העוגן ע"י נגד משתנה )נגד העומס( עד לערך 1.12 A.0.2שיננו את זרם העוגן על-ידי נגד משתנה בהדרגה עד לערך 1.13 A.2.2נציין את הנתונים המתאימים של מתח העוגן בטבלה מספר 1.14

W]הספק המוצא V]מתח המוצא [ A]זרם העוגן [ ]124.81560.8109.91570.794.81580.679.51590.5641600.4

48.31610.332.41620.2

: מתח המוצא והספר המוצא1.2טבלה מספר סיום שלב ב.1.15חישוב הספק המוצא.1.16גרף אופייני הייחוס בין זרם העוגן למתח המוצא והספק המוצא.1.17

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.00

02

04

06

08

001

021

041

061

081

מתחהמוצא הספקהמוצא

: אופייני הייחוס בין זרם העוגן למתח המוצא והספק המוצא1.2גרף מספר

: בגנראטור בעל עירור זר – ככל שזרם העוגן עולה )כתוצאה משינוי העומס(מסקנה* מתח

. המוצא בגנראטור יורד והספק המוצא עולה

בעירור – השפעת מהירות סיבוב: DC גנראטור חלק ג:

נושא: השפעת שינו מהירות גנראטור זרם ישר בעל עירור זרעל אופייניים חיצוניים.

מטרת הניסוי: בדיקת יחס בין מהירות הסיבוב לאופייניים חיצוניים בגנראטור.

משימות:ניתוק נגד העומס מהמעגל.1.180.17כוונו את זרם העירור ל-1.19 A.ע"י נגד המשתנה מ- 1.20 בהדרגה הגנראטור את המסובב המנוע מהירות את 1000העלנו rpm-ל

2400 rpm3.1נציג את תוצאות המדידה בטבלה 1.21

ערכים שונים של זרם העירור שנקבע כערך התחלתי0.3 A0.25 A0.2 A0.17 A

מהירות revmin

756556501000847667601200978978701400

11010289811600124114100901800137126113101200015214012211022001631511331212400

עבור ערכי זרם עירור כמופיעים בטבלה.1.19נחזור על שלב 1.22גרף של מתח המוצא כנגד מהירות סיבוב, עבור ערכים שונים של זרם העירור.1.23

04 05 06 07 08 09 001 011 021 0310

02

04

06

08

001

021

041

061

081

A71.0A2.0

A52.0A3.0

: גרף של מתח המוצא כנגד מהירות סיבוב, בזרמי עירור1.3גרף מספר שונים.

בעל עירור נפרד ללא עומס – ככל שהמהירותDC: עבור גנראטור מסקנה* הסיבובית עולה מתח מוצא הגנראטור עולה, ובנוסף כאשר אנו מעלים את זרם

העירור עבור אותם המהירויות המתח במוצא עולה.

בעירור מקבילי – השפעת זרם העירור. DC חלק ד: גנראטור חקירת השפעת ערכיי זרם העירור על מתח המוצא של הגנראטורמטרת הניסוי:

ז"י בעל עירור מקבילי.:משימות

1.25.1.6הרכבנו את המעגל המתואר באיור

2400 זאת לצורך קבלת מהירות של DC כיוונו את המתח בספק ה-1.26 rpm.

של 1.27 לערך העירור זרם את כיוונו 0.5 Aריאוסטט( המשתנה הנגד ע"י זאת , העירור(.

נציין את הערכים המתאימים של מתח העוגן שקיבלנו.1.4 בטבלה 1.28

V]מתח המוצא A]זרם העירור [ ]1900.51820.41670.31340.2

750.1390.05

שיננו את באמצעות הנגד המשתנה את ערכו של זרם העירור כמתואר בטבלה1.291.4.

מתואר מתח המוצא כפונקציה של זרם העירור1.4 בגרף מספר 1.31

0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.00

02040608

001021041061081002

: מתח המוצא כפונקציה של זרם העירור1.4גרף מספר

כאשר המתחV140: שוב קיבלנו את עקומת המגנוט אך הרוויה הינה סביב הערה* וזאת בשל ליקוי בציוד.V250ברוויה אמור להיות סביב

: עבור גנראטור בעירור מקבילי ככל שזרם העירור עולה מתח המוצא עולהמסקנה* עד למצב רוויה.

בעירור מקבילי – השפעת מהירות DC חלק ה: גנראטור

חקירת השפעת שינוי המהירות של הגנראטור ז"י בעל עירור מקבילימטרת הניסוי:על המתח ביציאת הגנראטור.

משימות:

העברנו את הבורר של נגד העומס להתנגדות מקסימאלית.1.332400 בכדי לקבל מהירות של DC כיוונו את המתח למנוע בספק ה-1.34 rpm.0.2 שיננו את הנגד המשתנה בכדי לקבל זרם עירור של 1.35 A. מצוינים הנתונים של מתח מוצא הגנראטור לכל צעד בהתאם1.5 בטבלה 1.36

למהירות.

A]זרם עירור ]0.3 A0.2 A

מהירות revmin

17816924001671562300155144220014713221001431082000

מתאר את אופייני הייחוס בין מתח המוצא למהירות1.5 גרף 1.39

0091 0002 0012 0022 0032 0042 00520

02040608

001021041061081002

עירור 0.2זרם A

עירור 0.3זרם A

אופייני הייחוס בין מתח המוצא למהירות1.5גרף

ניתן לראות שככל שנגדיל את זרם העירור נגרום בכך לעליית מתח המוצא.

כמו כן ניתן לראות שעם הגדלת המהירות יגדל גם מתח המוצא )קיימת תלות לינאריתביניהם(.

בעל עירור מקבילי – השפעת העומס DC חלק ו: גנראטור

חקירת אופייני עומס של הגנראטור ז"י בעל עירור מקבילימטרת הניסוי:

משימות:

חברנו את הנגד המשתנה של העומס למד התנגדות וסמנו עליו את ערכי1.40.1.6ההתנגדויות כמתואר בטבלה

1.9 הרכבנו את המעגל המתואר באיור 1.41

כיוונו את נגד העומס לערך מרבי ולאחר מכן הפעלנו את ספק הכוח במהירות1.422400 rpm.

הקטנו בהדרגה את ההתנגדות של נגד העומס. את הנתונים שקיבלנו בשלב זה1.431.6רשמנו בטבלה מספר

הספק:P=v × I [W ]

mA]זרם העומס V]מתח המוצא [ התנגדות העומס[[Ω ]

29.70.16184114032.940.18183100

36.40.218290044.7070.247181730

55.80.3118057771.5560.402178442

108.6750.621175280143.4690.839171203

Pout נציג את הגרפים עבור 1.45 (I A) ,V T (IA)

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.00

02040608

001021041061081002

)aI(tV )aI(P

לא קיבלנו את ההתנהגות הרצויה )הגרף אותו אנו אמורים לראות מצורףהערה:למטה(.

אין חזרה לראשית הצירים וזאת בשל כך שלא ניתן להגיע לקצר. הגנראטור מתפקדבאופן לקוי )יש לו עירור גם ללא זרם עירור(.

הניסוי מראה את השפעת זרם העירור בגנראטור ז"י בעל עירור מקבילי עלמסקנה: מתח המוצא. בגלל הרוויה המגנטית עליית הכא"מ עם עליית זרם העירור מתחילה לפחות עד לקבלת ערך קבוע. את המתח המקסימאלי ניתן לקבל ע"י נקודת חיתוך

הגרף עם אופיין המעגל הפתוח. ירידת המתח הינה יחסית להתנגדות המעגל – עלייה בעומס גורמת לירידה במתח וכן לירידה בזרם העירור דבר הגורר ירידה נוספת של

המתח, ולכן ישנה נפילה חדה עד לראשית הצירים.

עבודת בית עבור עירור זר

. אופיינים מוצגים בתוך הניסויים.1

מסקנות עיקריות. 2

ניתן לראות שככל שזרם העירור גדל, כך מתח במוצא הגנראטור נהיה גדול1מניסוי יותר. המתח תלוי גם במהירות המנוע ורואים שכאשר המהירות קטנה כך מתח

במוצא הגנראטור קטן וזאת עבור אותו ערך של זרם העירור.

ניתן לראות שככל שזרם העוגן גדל, כך מתח במוצא הגנראטור נהיה קטן2מניסוי יותר, אבל ההספק המתפתח במוצא הגנראטור גדל עם עליית זרם העוגן.

ניתן להגיד שקיים קשר ישיר בין זרם העירור למתח על הדקי הגנראטור.

תגובת העוגן מתארת את תכונות המגנטיות של הגנרטור.

ניתן לראות שככל שזרם העירור גדל, כך מתח במוצא הגנראטור נהיה גדול3מניסוי יותר. המתח תלוי גם במהירות המנוע ורואים שכאשר המהירות גדלה כך מתח במוצא

הגנראטור גדל וזאת עבור אותו ערך של זרם העירור.

צריך לשנות את תכונות המגנטיות של הגנראטור.תגובת העוגן כדי לצמצם את .3

ניתן לבצע זאת ע"י חתכים בתוך הסטטור ובתוך חתכים האלה לשים מספר מוליכים .

Iכאשר גנראטור מועמס זרם העוגן .4 aקטן, ולכן ניתן להגיד שכא"מ הנוצר בעוגן שווה

E=K וכפי שידוע E≈Vבערך למתח מוצא של הגנראטור e×ϕ×nולכן גם

V ≈ke×ϕ×n.

ניתן לראות שמתח על הדקי הגנראטור תלוי ליניארית בסיבובי הרוטור.

עבודת בית עבור עירור מקבילי

תשובות:

אופיינים מוצגים בתוך הניסויים..1 מסקנות עיקריות.2

ניתן לראות שככל שזרם העירור גדל, כך מתח במוצא הגנראטור נהיה גדול4מניסוי יותר.

ניתן לראות שככל שזרם העירור גדל, כך מתח במוצא הגנראטור גדל, וכך5מניסוי גם עבור עליית מהירות המנוע מתח במוצא הגנראטור גדל.

ניתן להגיד שקיים קשר ישיר בין זרם העירור למתח על הדקי הגנראטור.תגובת העוגן מתארת את תכונות המגנטיות של הגנרטור.

ניתן לראות שככל שהתנגדות העומס גדלה, כך מתח במוצא הגנראטור גדל.6מניסוי אולם עבור זרם עומס גדל מתח במוצא הגנראטור קטן.

ההספק המתפתח במוצא הגנראטור קטן עם עליית התנגדות העומס.

R כאשר ההתנגדות הגנראטור עלול שלא להתעורר.3 f+Radj>Rcואז הגנראטור ימצא מחוץ לגרף האופיין שלו. סיבה נוספת עלולה להיווצר כאשר הגנראטור

מאבד את המגנטיות השיאורית שלו.

R מייצגת את ההתנגדות התנגדות קריטית. 4 f+Radjהמקסימלית עבורה הגנראטור יתעורר.

I. ההבדל ניכר בעיקר כי בעירור זר הזרם 5 fלא תלוי בעומס, ובחיבור מקבילי הזרם I f.כן תלוי בעומס, ולכן השפעתו ניכרת בחישוב מתח המוצא

ניתן לראות זאת בקלות בעזרת הנוסחאות הבאות:

Vבעירור זר: o=Ea−I load Ra−∆U B−∆U AR Vבעירור מקבילי: o=Ea−I load Ra−I f Ra−∆UB−∆U AR

V. נעזר בקשר המתמטי הבא: 6 o=Ea−I load Ra−I f Ra−∆UB−∆U AR

לא מהווה סכנהניתן להבין כי מהסיבה שמתח המוצא תלוי בעומס זרם קצר בעל עירור מקבילי מכיוון שהגדלת זרם העירור גורמת להקטנת מתחלגנראטור

המוצא כמו גם מתח העירור והכא"מ ולכן מתח המסוף קטן ובשל סיבה זו לאהגנראטור בעירור מקבילי לא יצליח לספק זרמים גדולים מאוד שיפגעו במכונה.

. מאחר ולגנראטורים שונים קיימים אופייניםהסיבות לדרישות וויסות הגנראטור. 7 שונים ואנו נרצה לווסת מתח מוצא לקבלת מתח מוצא רצוי על העומס. סיבה נוספת

היא שעבור עומסים שונים נקבל מתחי מוצא שונים. הוויסות ניתן לביצוע ע"י שינוי הנגד המשתנה המחובר בטור לסליל העירור וע"י שינוי

מהירות הסיבוב של הרוטור.