Marek Małkowski, A-52

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

1. Celem ćwiczenia było poznanie pracy prasy mimośrodowej napędzanej silnikiem prądu przemiennego zasilanym z falownika, podczas spęczania walcowej próbki, przy zasilaniu silnika prądem o parametrach wybranych na poprzednim ćwiczeniu.

2. Dane:

fp [Hz]	fzas [Hz]	tr [s]	th [s]	h [mm]	tp [s]	T=1/fzas	Tcyklu [s]
800	75	9	7	21,7	0,00125	0,014	0,2125

3. Obliczenia:

• Najpierw liczę energię pobraną przez silnik podczas cyklu pracy T_cyklu w tym celu korzystam ze wzoru:


[J]

Wynikiem obliczenia całki jest liczba E_e= 628,20 [J]

Interpretacją geometryczną energii elektrycznej jest pole pod wykresem P(t)

Moc P(t) w czasie cyklu pracy:




• Następnie liczę pracę użyteczną wykonaną przez maszynę podczas cyklu pracy:


[J]

Wynikiem obliczenia całki jest W_uż=56,54 [J]

Interpretacją geometryczną pracy użytecznej jest pole pod wykresem F(s)

Wykres F(s) w czasie cyklu pracy:




Gdy przesunięcie osiągnie 6,5 [mm] spowodowany dojściem stempla spęczającego do próbki (rozpoczyna się proces spęczania).

• Znając energie pobraną przez silnik z sieci elektrycznej E_e i prace jaką wykonała prasa W_uż obliczamy sprawność prasy podczas cyklu pracy:




Sprawność prasy wynosi η≈10%

4. Wykresy:

Ruch luzem koła zamachowego P(t) i ω(t)




W czasie ruchu luzem koła zamachowego moc czynna i prędkość obrotowa są stałe. Występują niewielkie zmiany prędkości silnika obrotowej silnika-spowodowane są zakłóceniami w Siecie elektrycznej i oporami ruchu.

Pojedyncze spęczanie, oraz załączanie sprzęgła




Pojedyncze spęczanie, oraz załączanie sprzęgła-wykres mocy czynnej




Na kolejnych dwu wykresach będziemy brać za punkt odniesienia wykres położenia (przesunięcia) stempla. Prędkość obrotowa silnika jest w zasadzie stała, siła zaczyna gwałtownie wzrastać gdy stempel natrafia na badaną próbkę, siła wzrasta a stempel nie przesuwa się dalej w dół, podczas spęczania próbki moc czynna zyskuje najwyższą wartość.

Pełny pomiar






Pełny pomiar-moc czynna




Z wykresu wynika, że w momencie dołączenia wału z suwakiem (włączenie sprzęgła), prędkość obrotowa nie maleje-spowodowana wzrostem obciążenia silnika, dzieje się tak ponieważ silnik był zasilany wysoką częstotliwością, miał uzyskiwał wysoką moc czynną oraz prędkość obrotową. Drugi raz prędkość obrotowa maleje w momencie zetknięcia stempla z próbką ponieważ w tej chwili również wzrasta obciążenie. Na wykresie przemieszczenia widać że suwak nie powraca do początkowego położenia co jest spowodowane głównie bezwładnością sprzęgła.

Skok siły jest występuje w chwila wyłączenia sprzęgła (odłączenie i zatrzymanie korbowodu), skutkiem zmniejszenia obciążenia jest bardzo nieznaczny (nie widziany na tych wykresach-należy powiększyć) wzrost prędkości koła prasy.

Moc silnika jest gwałtownie wzrasta po załączeniu sprzęgła (zwiększenie oporu) oraz drugi raz po rozpoczęciu procesu spęczania lecz już nie tak gwałtownie.

5. Wnioski:

• Praca jaka ma wykonać prasa jest w przybliżeniu stała

• Większą sprawność procesu uzyskujemy przy małych częstotliwościach zasilania, dlatego, że prasa pobiera mniej energii z sieci zasilającej.

• Zmniejszając częstotliwość zasilania urządzenia należy pamiętać, ze maleje też moc prasy, wówczas może się okazać, że będziemy dysponować zbyt mała mocą do spęczania i prasa zamiast wykonać ruch w dół stemplem (spęczyć) zatrzyma się.

• Częstotliwość zasilania prasy ma wpływ położenie stempla prasy po każdym cyklu, jest związane z większą prędkością obrotową i zjawiskiem wzrostu bezwładności sprzęgła, sprzęgło zatrzymuje z opóźnieniem rozpędzony wał z wykorbieniem prasy.

• Ponieważ silnik zasilany z falownika posiada właściwości samo-regulowania szybko wraca do ustalonej prędkości, jest ona w zasadzie stała dla całego procesu jest to zjawisko korzystne

1

Odłącznie sprzęgła