Marcin Głogosz A 52

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

Wstęp:

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 do obliczeń:

fp [Hz]	fzas [Hz]	tr [s]	th [s]	h [mm]	tp [s]	T=1/fzas	Tcyklu [s]
400	25	2,5	0,5	23	0,0025	0,04	0,865

Obliczenia:

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

[J]

Po obliczeniu całki otrzymujemy E_e=424,9 [J]

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

Wykres P(t) w czasie cyklu pracy:

Następnie liczę pracę użyteczną wykonaną przez maszynę podczas cyklu pracy:

[J]

Po obliczeniu całki otrzymujemy W_uż=88,9 [J]

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

Wykres F(s) w czasie cyklu pracy:

Wzrost siły dla przesunięcia ok. 26 mm spowodowany jest spęczaniem próbki.

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

Sprawność prasy wynosi η=20,9%

Wykresy:

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

Podczas ruchu luzem koła zamachowego moc czynna i prędkość obrotowa są stałe. Niewielkie zmiany prędkości silnika spowodowane są zakłóceniami zasilania i oporami ruchu.

Pojedyncze spęczanie, oraz załączanie sprzęgła:

Na wykresie widać, że najwyższa siła jest wtedy, kiedy stempel jest najniżej, Moc silnika i prędkość obrotowa są stałe.

Cały pomiar

Na wykresie widać, że w momencie dołączenia wału z suwakiem (włączenie sprzęgła), prędkość obrotowa trochę maleje co jest spowodowane wzrostem obciążenia silnika. Drugi raz prędkość maleje w momencie zetknięcia stempla z próbką ponieważ w tej chwili również wzrasta obciążęnie. Na wykresie przemieszczenia widać że suwak nie zatrzymuje się idealnie w górnym położeniu co jest spowodowane bezwładnością sprzęgła. Moc silnika jest stała.

Moment skoku siły jest to chwila wyłączenia sprzęgła (odłączenie i zatrzymanie korbowodu), skutkiem zmniejszenia obciążenia jest chwilowy wzrost prędkości i skok siły prasy co dobrze widać na poniższym wykresie:

Wnioski:

• Przy małych częstotliwościach zasilania, prasa pobiera mniej energii z sieci zasilającej. Ponieważ praca jaka ma wykonać prasa jest w przybliżeniu stała to prasa ma większą sprawność. Dlatego dobrze jest zmniejszyć częstotliwość zasilania ze względów oszczędnościowych. Jednak zmniejszenie częstotliwości zasilania to również spadek mocy prasy co może doprowadzić do zakleszczenia prasy.

• Im większa częstotliwość zasilania prasy, tym cykl zaczyna z niższego położenia, co jest związane z większą prędkością obrotową i zjawiskiem bezwładności sprzęgła (korbowód obróci się jeszcze o kilka stopni zanim sprzęgło zdąży go zatrzymać).

• Przy małych częstotliwościach zasilania zmniejsza się amplituda mocy pobieranej przez silnik (ok. 450-550 [W] dla f_zas=12 [Hz] i 275-550 [W] dla f_zas=60 [Hz]

• Skok prędkości w momencie odłączenia korbowodu wywołany jest zmniejszeniem obciążenia silnika, ponieważ silnik zasilany z falownika posiada właściwości samo regulowania więc szybko wraca do ustalonej prędkości.