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
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 zasilajÄ…cego 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
zasilajÄ…cego go falownika staje siÄ™ zagadnieniem skomplikowanym i wymagajÄ…cym
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) Å"i(t) (2.1)
gdzie: u(t)  chwilowa wartość napięcia [V]
i(t)  chwilowa wartość prądu [A]
Moc czynna
T
1
P = Å"
+"p(t)Å"dt [W] (2.2)
T
0
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:
Tcyklu
E = P(t) Å" dt
[J] (2.3)
e
+"
0
2
gdzie: P  moc czynna w czasie cyklu pracy prasy
Tcyklu  czas cyklu pracy prasy [s]
InterpretacjÄ… geometrycznÄ… 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:
s2
Wuż = F(s) Å" ds [J] (2.4)
+"
s1
gdzie: F  siła podczas procesu
s1, s2  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:
Wuż
·c =
(2.5)
E
e
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]
PrÄ…d [A]= 8,9x[V]
Napięcie [V]= 99x[V]
Przemieszczenie (czujnik WA-100) [mm]= 1,25335x[mV]-0,0027
3
Siła (dynamometr zabudowany na stemplu wykrojnika pomiarowego)
[kN]= -128,587x[mV]-0,628
Wszystkie obliczenia należy wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego.
4.Przebieg ćwiczenia
çÅ‚ Należy zarejestrować ruch luzem koÅ‚a zamachowego
çÅ‚ Należy zarejestrować zaÅ‚Ä…czenie sprzÄ™gÅ‚a
çÅ‚ Należy zarejestrować pojedyncze spÄ™czanie na ruchu ciÄ…gÅ‚ym
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 Tcyklu 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
4