Marek Małkowski, A-52
Działanie maszyny technologicznej napędzanej silnikiem elektrycznym zasilanym przez falownik pracującej pod obciążeniem udarowym
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.
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 |
Obliczenia:
Najpierw liczę energię pobraną przez silnik podczas cyklu pracy Tcyklu w tym celu korzystam ze wzoru:
[J]
Wynikiem obliczenia całki jest liczba Ee= 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 Wuż=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 Ee i prace jaką wykonała prasa Wuż obliczamy sprawność prasy podczas cyklu pracy:
Sprawność prasy wynosi η≈10%
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.
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