W trakcie opracowywania nowego typu maszyny elektrycznej wykonuje się badania nazywane pełnymi lub próbą typu. Badania pełne mają na celu ocenę maszyny pod względem konstrukcyjnym, zastosowanych materiałów i wykonania. Badania pełne należy wykonać również w przypadku wprowadzenia zmian konstrukcyjnych, materiałowych lub technologicznych, które mogą mieć wpływ na wynik badania. Badania pełne przeprowadza się przy okresowej kontroli produkcji. Przy bieżącej kontroli produkcji oraz dla oceny maszyn naprawionych przeprowadza się 'badania nazywane niepełnymi lub próbą wyrobu. Badania niepełne wykonuje się w celu sprawdzenia, czy właściwości maszyny badanej spełniają wymagania obowiązujących przepisów i czy uzyskane wyniki nie odbiegają zbytnio od wyników uzyskanych podczas próby typu, a także dla sprawdzenia czy podczas produkcji lub remontu nie popełniono przypadkowych błędów. Niezależnie od programu badań przewidzianego przez Polskie Normy, w szczegółowych przepisach lub instrukcjach eksploatacji maszyn elektrycznych podawany jest zakres oraz terminy prób eksploatacyjnych, w zakres których wchodzą badania odbiorcze, kontrolne i okresowe. Do zakresu tych badań należą tylko niektóre próby, zwykle takie, które mają istotne znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa obsługi oraz niezawodności użytkowania. Program oraz metody badań wirujących maszyn prądu stałego są określone przez Polskie Normy, m.in. przez PN-72/E-04270 „Maszyny elektryczne wirujące prądu stałego. Metody badań". W zakres badań pełnych komutatorowych maszyn prądu stałego wchodzi 30 różnych prób. Badanie niepełne obejmuje tylko 14 prób, to jest:

1             — oględziny,

2             — pomiar rezystancji izolacji uzwojeń,

3             — pomiar rezystancji uzwojeń zimnej maszyny prądem stałym,

4             — pomiar bicia komutatora,

5             — badanie ustawienia szczotek w strefie neutralnej,

6             — wyznaczanie współczynnika kształtu prądu pulsującego dla obwodu składającego się z badanego silnika i układu zasilającego,

7             — próbę pracy maszyny przy znamionowym obciążeniu,

8             — wyznaczenie prądu wzbudzenia prądnicy przy biegu jałowym,

9             — wyznaczenie prędkości obrotowej silnika przy biegu jałowym,

10           — próbę przeciążenia,

11           — próbę komutacji,

12           — próbę wytrzymałości mechanicznej przy zwiększonej prędkości obrotowej,

13           — próbę izolacji zwojów,

14           — próbę izolacji uzwojeń.

Często w ramach prób eksploatacyjnych przeprowadza się również pomiar poziomu zakłóceń radioelektrycznych oraz pomiar poziomu dźwięku.

Zasady projektowania maszyn prądu stałego

Przystępując do obliczeń konstrukcyjnych maszyny należy ustalić:

—           moc znamionową i rodzaj pracy maszyny,

—           napięcie znamionowe uzwojeń,

—           prędkość obrotową znamionową,

—           rodzaj budowy,

—           rodzaj materiałów konstrukcyjnych,

—           rodzaj izolacji drutu nawojowego,

—           główne wymiary maszyny.

Okład prądowy nie powinien przekraczać wartości 1000 A/cm. Jako kryterium obciążenia cieplnego powierzchni twornika wprowadza się iloczyn okładu prądowego i gęstości prądu Jt w uzwojeniu twornika. Iloczyn AJt dla małych maszyn powinien być mniejszy od wartości 1200 A/(cm • mm2).

Średnicę komutatora należy dobrać w taki sposób, aby nie przekraczać prędkości obwodowej komutatora v = 20 m/s w maszynach małych oraz v = 40 m/s w maszynach średnich i dużych mocy. Praktycznie przyjmuje się dla maszyn o napięciach 200 . . . 250 V średnicę komutatora równą ok. 0,65 średnicy twornika. Im mniejsza jest średnica komutatora, tym większe cieplne i komutacyjne obciążenie powierzchni komutatora. Średnice komutatorów są normalizowane. Szerokość wycinka komutatora przyjmuje się zwykle w granicach 0,3 ... ... 0,5 cm. Grubość izolacji międzywycinkowej zależy od średniego napięcia między wycinkowego i wynosi 0,4 ... 1,5 mm.

Gatunek szczotek musi być dobrany szczególnie starannie. Zawartość węgla w szczotce zwiększa jej twardość oraz rezystancję przejścia. Szczotki grafitowe są bardziej miękkie i zmniejszają spadek napięcia pod szczotkami, co uzyskuje się przez domieszkę brązu lub miedzi do grafitu. W maszynach ogólnego zastosowania stosowane są zwykle szczotki elektrografitowe.

Po ustaleniu podstawowych danych uzwojenia twornika dobiera się z tabeli znormalizowanych drutów nawojowych przekrój drutu q uzwojenia twornika. Gęstość prądu jt w uzwojeniach twornika przyjmuje się, zależnie od warunków chłodzenia, w granicach 2 ... 5,5 A/mm2.

Obliczenie obwodu magnetycznego polega na wyznaczeniu napięć magnetycznych na poszczególnych odcinkach obwodu magnetycznego, tj. szczelinie powietrznej, zębach twornika, rdzeniu twornika, pieńkach magnesów i jarzmie stojana.

Długość średnią jednego zwoju hr określa się na podstawie gabarytu maszyny. Przy obliczaniu rezystancji uzwojeń tworników należy pamiętać o uwzględnieniu gałęzi równoległych, natomiast rezystancja uzwojenia wzbudzenia zależy od liczby biegunów.

Przy projektowaniu maszyn należy posługiwać się zamieszczonymi w literaturze specjalistycznej tabelami i charakterystykami wartości znormalizowanych, optymalnych lub orientacyjnych.