Gleichstrommaschine (Betriebskennlinie, Wirkungsgrad)

Messung der Steuerkennlinie

Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen Ankerspannung und Drehzahl der Maschine. Dafür verwenden wir eine regelbare Gleichspannungsquelle für die Einstellung geeigneter Werte der Ankerspannung, und dann messen wir die Maschinendrehzahl beispielsweise mit einem Tachogenerator.

Messchaltung

Nebenschlussmaschine

ACHTUNG!

Die Gleichstrommaschine geht bei einem Ausfall der Erregerspannung durch. Im Betrieb darf nicht umgesteckt werden.

Messwerte

Reihenschlussmaschine

Messwerte

Gegenüberstellung der Charakteristika

Messung der Lastkennlinie

Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen Lastmoment und Drehzahl der Maschine. Dafür verwenden wir eine regelbare Gleichstrombremsmaschine für die Einstellung geeigneter Werte des Bremsmoments und dann messen wir die Maschinendrehzahl wieder mit dem Tachogenerator.

Messchaltung

Nebenschlussmaschine

Messwerte

Reihenschlussmaschine

Messwerte

Gegenüberstellung der Charakteristika

Wirkungsgrad der Gleichstrommaschine

Für den Wirkungsgrad gilt allgemein:

Für die abgebene Leistung Pab (Wellenleistung) gilt bei allen rotierenden Maschinen:

Für die zugeführte Leistung Pzu (Elektrische Gleichstromleistung) gilt bei der Gleichstrommaschine:

Wenn wir bei der Fremderregten Maschine noch die Erregerleistung PE mit berücksichtigen, dann gilt:

Im Diagramm stellen wir wieder die Reihen- der Nebenschlussmaschine gegenüber.

Überlegungen zu vorangegangenen Messungen

  1. Was lässt sich aus der Steuerkennlinie für das Drehzahlverhalten beider Maschinen herauslesen?
  2. Wie unterscheiden sich die Maschinen hinsichtlich des Drehzahlverhaltens im Vergleich?
  3. Welche Maschine siegt hinsichtlich des Wirkungsgrades und warum?

Wirkungsgrad der Universalmaschine

Die Maschine wollen wir bei beiden Stromformen ausprobieren. Auch hier gilt für den Wirkungsgrad:

Für die abgebene Leistung Pab (Wellenleistung) gilt bei allen rotierenden Maschinen:

Für die zugeführte Leistung Pzu (Elektrische Gleichstrom- oder Wechselstromleistung) gilt bei der Universalmaschine:

oder

Schaltung

Messung mit 230VAC

oder

Messung mit 140VDC

Bei Gleichstrom müssen wir andere Spannungen verwenden als bei Wechselstrom. Der Blindanteil des Wicklungswiderstandes existiert bei Gleichstrom nicht, deshalb haben manche Universalmaschinen auch eine Wicklungsanzapfung.

Messergebnisse

oder

Im Diagramm stellen wir den Betrieb mit beiden Stromformen gegenüber.

Überlegungen zu vorangegangenen Messungen

  1. Was lässt sich aus der Steuerkennlinie für das Drehzahlverhalten beider Maschinen herauslesen?
  2. Wie unterscheiden sich die Maschinen hinsichtlich des Drehzahlverhaltens im Vergleich?
  3. Welche Maschine siegt hinsichtlich des Wirkungsgrades und warum?