第7日目


直流分巻電動機の負荷特性試験

この試験の目的は直流電動機に負荷がかかった場合のトルクや効率の特性を把握して、より効率的で高トルクの領域での使用範囲を見つけ出すための実験である。負荷は電動機にカプラーという回転を伝える部品を介して発電機に接続し、発電機の抵抗と回路に流れる電流を調節して段階的に負荷を変更して、その結果を記載することで実施した。

  1. 実験の方法
    1)下の図のように電動機と発電機の回路を接続し、カプラーをつなぐ。
    2)電動機を定格電圧において1500回転の定格回転数になるようにRを調節する。
    3)電動機側の操作はその後行わず、発電機側の負荷を電流が13アンペアから1アンペアづつ下げて電動機側に設置した電圧計と電流計および回転数を計測した。ただし切れの良い数字に段階的に下げてゆくことができなっかった。負荷を作る装置の接点がノッチ式であったので近似的な数字になってしまった。
    4)またホイットストーンブリッジを用いて電機子の巻き線抵抗を調べた〔電動機全体の抵抗だったかもしれない)。結果は0.77オームであった。
    5)その結果からトルクと効率を計算した。
  2. 電動機側の回路接続は第6日目の接続と同じであるが、カプラーを介して発電機に接続したのでその回路図は以下のようになる。

    1. 計算式
      電動機の効率とトルクを求める計算式

      入力側   EC= V−Ra*Ia
      電力 P=Em*Im
      モータで消費される電力 Pout=Ec*IA
      効率  = (Pout/P)*100 %   
      トルク Tau = Pout/Omega  = Ec*Ia/2*pi*(N/60)  Nm
      ただし Omegaは回転角周波数

      実験では測定したモータ電圧に電機子?抵抗が0.77オームであったので電機子電流と抵抗を掛けた値を測定しその積を測定した電圧から差し引く必要があった。計算結果にはその値が反映されているが、この辺で間違いを犯していると思われる。トルクの結果が予想に反して常に下降している。

      電動機の抵抗はホイットストーンブリッジという機器で測定した。見るからに抵抗がバランスしそうな回路に未知の抵抗をいれて、その抵抗が相互につりあい回路の電流が0になった時の加えられた抵抗を読むと、未知の抵抗の値がわかるというもので、市販の小さなテスターと比べてはるかに正確なものだということであった。4個の抵抗の間の関係はR1*R4=R2*R3となる。

  3. 実験結果


  4. 実験結果のグラフ


  5. 実験後の感想
    実験後日時がたってノートを読み返してみたのだが、時間が経ってしまって思い出せない部分があった。効率のグラフもトルクのグラフも予想されていたものと可なり異なっている。与えられた公式と実際黒板に書かれた回路図の部品名が一致していないなど、専門家であれば記号から容易に判断できる事柄で、戸惑ってしまった。ただし今回は前回と内容的には継続性があったので、授業が終わった後は完璧に理解したように思えたが、実際にまとめてみるといろいろ逃していることに気が付かされた。結果が不正確なので、今回の内容はこんなことを行いました。理解したのはこの程度ですということで終了いたします。次回はバッテリーの性能試験です。
  6. リンク
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