background image

NAMAR

 – LABORATORIUM 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Działanie maszyny technologicznej napędzanej silnikiem 
elektrycznym zasilanym przez falownik pracującej pod obciążeniem 
udarowym. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratorium HALA 010NT 
 
 
 
 
 
 

Opracował: J.Goliński 

 
 
 

Warszawa 2007/2008  v.2 

background image

 

2

1.Wstęp 

Większość  maszyn  technologicznych  (obrabiarki  skrawające,  wytłaczarki  itp.)  oraz 

maszyn transportowych (transportery, taśmociągi, wentylatory itp.) pracuje pod obciążeniem 
ciągłym lub zmieniającym się w długich odcinkach czasu (czasy zmian obciążenia są liczone 
w  sekundach  lub  minutach).  Wiedza  na  temat  zakresu  zmian  obciążenia  tych  maszyn  oraz 
znajomość  ich  charakterystyki  mechanicznej  umożliwia  łatwe  dobranie  odpowiedniego 
silnika elektrycznego oraz zasilającego go falownika. 

W przypadku gdy będziemy mieli do czynienia z maszyną, która podczas pracy jest w 

krótkim  czasie  (czas  liczony  w  ułamkach  sekund)  mocno  obciążana  (udar)  a  następnie 
obciążenie  to  równie  gwałtownie  jest  znoszone,  dobranie  odpowiedniego  silnika  oraz 
zasilającego  go  falownika  staje  się  zagadnieniem  skomplikowanym  i  wymagającym 
eksperymentalnego sprawdzenia. Przykładem tak pracującej maszyny jest prasa mechaniczna. 

W ćwiczeniu, ze względu na ograniczenia czasowe, jest pokazana tylko cześć badań 

napędu prasy.  
 Celem ćwiczenia jest:  

  poznanie pracy prasy wyposażonej w silnik zasilany przez falownik 

  poznanie  wpływu  parametrów  pracy  falownika  (wprowadzonych  ustawień  –  czas 

rozruchu i hamowania, częstotliwość napięcia zasilania) na pracę prasy 

2.Pojęcia i wiadomości podstawowe 

 
2.1
 Szybkobieżność prasy – ilość skoków na minutę. 
 

2.2 Moc czynna               

Def.

    Mocą czynną nazywa się wartość średnią mocy chwilowej za okres lub                           

wielokrotność okresu.                                  

Moc chwilowa                       

                                                      

( ) ( )

p

u t i t

=

           

 

 

                         (2.1) 

gdzie: u(t) – chwilowa wartość  napięcia [V] 

i(t)

 – chwilowa wartość  prądu [A] 

 

Moc czynna 

                                                     

0

1

( )

T

P

p t dt

T

=

               [W]     

 

 

 (2.2)         

gdzie: T – okres napięcia (prądu) zasilania [s] 
 
2.3 Energia elektryczna – energia elektryczna jaką prasa pobrała w czasie cyklu pracy może 

być opisana za pomocą wzoru:           

0

( )

cyklu

T

e

E

P t

dt

=

 

 

[J] 

 

 

 

 (2.3)         

background image

 

3

gdzie:  P – moc czynna w czasie cyklu pracy prasy  

T

cyklu

 – czas cyklu pracy prasy [s] 

Interpretacją geometryczną energii elektrycznej jest pole pod wykresem P(t)
 
2.4 Praca użyteczna – przez pracę użyteczną  jest rozumiana praca jaka prasa wykonała na 

materiale. Praca ta jest opisana wzorem: 

          

   

 

 

 

=

2

1

)

(

s

s

ds

s

F

W

 

 

[J] 

 

 

 

 (2.4)         

gdzie:  F – siła podczas procesu 

s

1,

 s

2

 

 – droga, na której działała siła F 

Interpretacją geometryczną pracy użytecznej jest pole pod wykresem F(s)
 
2.5 Sprawność całkowita – przez sprawności całkowitą prasy jest rozumiana zależność: 

 

c

e

W

E

η

=

   

 

 

 

 

 

 

 (2.5) 

 3.Układ pomiarowy  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.3  Schemat  układu  pomiarowego  wykorzystanego  w  ćwiczeniu:  1-silnik  prasy,  2-falownik,  3-
hallotronowy  przekładnik  napięcia,  4-  hallotronowy  przekładnik  prądu,  5-urządzenie  pomiarowe 
Spider  8,  6-komputer  z  oprogramowaniem  pomiarowym,  7-dynamometr,  8-czujnik  przemieszczenia 
WA 100. 

 
Wszystkie  zarejestrowane  wielkości  zostaną  zapamiętane  jako  wartości  napięcia  lub 
częstotliwości,  dlatego  też  należy  przeliczyć  je  na  właściwe jednostki.  Do  tego  przeliczenia 
służą następujące wzory: 
Obroty silnika [obr/s]=0,4x [kHz] 
Prąd [A]= 8,9x[V] 
Napięcie [V]
= 99x[V] 
Przemieszczenie (czujnik WA-100)    [mm]= 1,25335x[mV]-0,0027 

background image

 

4

Siła (dynamometr zabudowany na stemplu wykrojnika pomiarowego) 

    

[kN]= -128,587x[mV]-0,628 

 
Wszystkie obliczenia należy wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego. 

4.Przebieg ćwiczenia 

 

  Należy zarejestrować ruch luzem koła zamachowego  

  Należy zarejestrować załączenie sprzęgła 

  Należy zarejestrować pojedyncze spęczanie na ruchu ciągłym 

Pomiary  należy  wykonać  dla  nastaw  falownika  (czas  rozruchu  i  hamowania  oraz 
częstotliwość napięcia zasilania) takich jak w ćwiczeniu 2. 

 

5.Opracowanie wyników 

 

Dane pomiarowe po przeliczeniu za pomocą odpowiednich wzorów powinny zostać 

przedstawione graficznie na wykresach. Wykresy powinny przedstawiać: 
a.) ruch luzem koła zamachowego [moc czynna, obroty silnika](t) 
b.) załączenie sprzęgła [moc czynna, obroty silnika, przemieszczenie suwaka prasy](t) 
c.) pojedyncze spęczanie na ruchu ciągłym [moc czynna, obroty silnika, przemieszczenie 
suwaka prasy, siła](t) 
 
Wszystkie wykresy powinny być jasno i czytelnie opisane (jednostki) oraz wykonane w takiej 
podziałce, która umożliwi ich analizę i porównanie. 
 
Uwaga: Jeżeli pokazanie wszystkich wielkości dla wymienionych przypadków (a-c) na 
wykresach opisanych w punktach (a-c)  będzie zmniejszało czytelność wykresów jest 
dopuszczalne wykonanie kilku wykresów dla danego podpunktu. 
 
Należy policzyć: 
1. Energię pobrana przez silnik dla czasu równego T

cyklu

 dla przypadków opisanych w 

podpunktach (a-c). 
2. Należy policzyć sprawność całkowitą dla podpunktu c.  
3. Dla podpunktów b i c należy zaznaczyć i obliczyć czas cyklu pracy prasy (czy jest taki 
sam?) 
4. Należy opisać wszystkie wykresy (co na nich widać, co się dzieje z maszyną itp.) 

6.Wnioski 

 
Wnioski należy wyciągnąć na podstawie wykonanych obliczeń i opisów oraz 

porównać uzyskane wyniki z co najmniej jednym kolegą (koleżanką) z grupy. 

7.Literatura 

[1] Bolkowski S. „Podstawy elektrotechniki” WNT 1985 
[2] Gogolewski Z. ,Kuczewski Z. „Napęd elektryczny” WNT 1972 
[3] Kwiatkowski W. „Miernictwo elektryczne. Analogowa technika pomiarowa” OWPW