Politechnika Warszawska
Instytut Maszyn Elektrycznych
Laboratorium Maszyn Elektrycznych Malej Mocy
BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO
Warszawa 2003.
1. STANOWISKO I UKA
AD POMIAROWY.
W skład stanowiska pomiarowego wchodzi:
 badany silnik skokowy;
 układ (komutator) elektroniczny;
 zasilacz podwójny (12V= do zasilania komutatora oraz o regulowanym napiÄ™ciu 0÷24V= do
zasilania uzwojeń badanego silnika);
 generator impulsów.
Z pasm uzwojenia silnika wyprowadzone są cztery pary zacisków, które umożliwiają
włączenie amperomierzy w obwody poszczególnych pasm w celu obserwacji kolejności ich
pracy podczas sterowania impulsami. Jeśli obserwacja taka nie jest przewidziana, to
odpowiednie pary zacisków powinny być zwarte.
Szkic stanowiska pomiarowego przedstawia rys.1.
Rys. 1. Szkic stanowiska do badania silnika skokowego.
2. BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO.
Obiektem badanym jest silnik skokowy czteropasmowy permasynowy (tj. wzbudzany
magnesem trwaÅ‚ym umieszczonym na wirniku), którego skok podstawowy wynosi 7,5°.
2.1. Badanie sekwencji pracy pasm uzwojenia.
Tok postępowania:
 przy odłączonym generatorze sygnałów sterujących, połączyć pary zacisków pasm
uzwojenia przez amperomierze (zakres minimum 0,3A);
 włączyć zasilanie komutatora (12V) i silnika, doregulowując jego napięcie do wartości
znamionowej (24V);
 załączyć generator impulsów, ustawiając częstotliwość jego pracy o wartości na tyle małej,
aby można było obserwować i notować pracę poszczególnych pasm w czasie kolejnych
impulsów;
 wyniki obserwacji zanotować (zaznaczyć) w odpowiednich okienkach tabeli 1.
2
Tabela 1.
impuls
kierunek
1 2 3 4 5 6 7 8
obrotów
pasmo
1
2
prawy
3
4
1
2
lewy
3
4
2.2. Pomiar statycznego momentu synchronicznego.
Tok postępowania:
 przy odłączonym generatorze sygnałów sterujących i przy dołączonych amperomierzach
do pasm uzwojenia, włączyć zasilanie komutatora (12V) i silnika, doregulowując jego
napięcie do wartości znamionowej (24V);
 przy położeniu przełącznika kierunku obrotów w pozycji "prawe" zanotować (na podstawie
wskazań amperomierzy), które pasma uzwojenia pracują;
 za pomocą odważników, poprzez nić połączoną z kółkiem osadzonym na wałku silnika
wymuszać wychylenie wirnika z położenia podłużnego (stabilnego położenia zerowego)
notując każdorazowo wielkość siły wymuszającej i odpowiadający jej kąt wychylenia wirnika.
Zwiększanie siły (masy odważników) kontynuować aż do osiągnięcia punktu krytycznego, tzn.
kiedy nastąpi zerwanie równowagi statycznej układu mechanicznego;
 przywrócić położenie wyjściowe wirnika i powtórzyć pomiary przy zasilaniu pasm
uzwojenia silnika napięciem obniżonym do 75% wartości znamionowej (18V).
Opisane wyżej postępowanie powtórzyć przy wymuszaniu wychylenia wirnika w przeciwną
stronę (przez zmianę kierunku nawinięcia nici na kółku osadzonym na wałku wirnika (o
wykonaniu tego fragmentu badań zadecyduje prowadzący ćwiczenie)).
Następnie podaną wyżej procedurę pomiaru powtórzyć dla położenia wirnika różniącego się o
jeden skok (w prawo) w stosunku do stanu poprzedniego. Do ustalenia tego położenia
wykorzystać obserwacje z p. 2.1.
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykreślić dla jednego z położeń
wyjściowych charakterystyki statycznego momentu M w funkcji kąta ą wychylenia wirnika
z położenia podłużnego przy napięciu zasilania 24V i 18V.
Moment statyczny M obliczyć wg zależności: M = Q r, przy czym: Q - jest siłą
wyznaczoną odważnikami; r - jest promieniem kółka na wałku silnika (r = 2,63 cm).
2.3. Wyznaczanie maksymalnego momentu rozruchowego.
Na podstawie pomiarów przeprowadzonych w p. 2.2. wykreślić w funkcji kąta ą cha-
rakterystyki momentu statycznego dla dwóch kolejnych położeń wyjściowych wirnika i
przeprowadzić operację graficzną wg rys. 2.
3
Rys. 2.Ilustracja sposobu wyznaczania maksymalnego momentu rozruchowego
(1 - charakterystyka momentu statycznego dla pierwszego położenia wyjściowego;
1a - przedłużenie charakterystyki 1 (przebieg symetryczny względem prostej A-A);
2 - charakterystyka momentu statycznego dla drugiego położenia wyjściowego;
Mr - maksymalny moment rozruchowy).
2.4. Wyznaczanie częstotliwości granicznych.
Bezwładność wirnika silnika skokowego i sprzęgniętych z nim mas ogranicza jego
zdolność nadążania za zmianami osi pola wytwarzanego przez pasma uzwojenia
stojana (szybkość zmian osi pola jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów
sterujących). Ta niekorzystna okoliczność uwidacznia się wyraz
nie w trzech
charakterystycznych sytuacjach:
 podczas "normalnej" pracy silnika przy odpowiednio wysokiej częstotliwości impulsów
sterujÄ…cych;
 przy rozruchu silnika;
 przy nawrocie silnika.
2.4.1. Wyznaczanie granicznej częstotliwości pracy.
Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, przy której silnik pracuje jeszcze
prawidłowo. Po przekroczeniu tej częstotliwości silnik zaczyna "gubić" skoki i zatrzymuje
siÄ™.
Pomiar przeprowadza siÄ™ przez obserwacjÄ™ zachowania siÄ™ silnika przy powolnym
zwiększaniu częstotliwości impulsów sterujących podawanych z generatora przy
znamionowym napięciu zasilania silnika (24V) i przy napięciu obniżonym do wartości 18V.
Podczas tego badania pary zacisków pasm uzwojenia stojana powinny być zwarte
przewodem. Pomiar granicznej częstotliwości pracy należy wykonać przy wirniku
nieobciążonym dodatkową masą oraz przy zamocowanych na wałku wirnika dodatkowych
tarczach o znanym momencie bezwładności.
Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości pracy w funkcji
wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości napięć
zasilania.
4
2.4.2. Wyznaczanie granicznej częstotliwości rozruchu.
Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, po włączeniu których silnik rusza i
pracuje prawidłowo nie "gubiąc" skoków.
Pomiar przeprowadza się przez kolejne włączanie z generatora impulsów sterujących o
coraz większej częstotliwości i obserwację zachowania się wirnika. Należy wykonać pomiary
przy znamionowym napięciu zasilania silnika (24V) i przy napięciu obniżonym do wartości
18V, przy wirniku nieobciążonym dodatkową masą, oraz przy osadzonych na wałku
dodatkowych tarczach o znanym momencie bezwładności.
Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości rozruchu w
funkcji wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości napięć
zasilania.
2.4.3. Wyznaczanie granicznej częstotliwości nawrotu.
Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, przy której pracujący silnik jest w
stanie wykonać prawidłowy nawrót.
Pomiar przeprowadza się przez przełączenie przełącznika kierunku obrotów silnika
pracującego przy coraz większej częstotliwości impulsów sterujących i obserwację
zachowania się silnika. Należy wykonać pomiary przy znamionowym napięciu zasilania silnika
(24V) i przy napięciu obniżonym do wartości 18V, przy wirniku nieobciążonym dodatkową
masą, oraz przy osadzonych na wałku dodatkowych tarczach o znanym momencie
bezwładności.
Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości nawrotu w
funkcji wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości
napięć zasilania.
5