Politechnika Warszawska
Instytut Maszyn Elektrycznych
Laboratorium Maszyn w robotyce i informatyce
Nazwa ćwiczenia: Wykonawcy:
Badanie silnika skokowego. 1.Zbigniew Brzozowski
2.Tomasz Jastrzębski
3.Sebastian Głowiński
Rok akademicki: Semestr: Ćwiczenie prowadził:
2012/2013 6
Dzień: czwartek Godzina: Ocena:
18.04.2013 8:15
Dane znamionowe badanego silnika skokowego.
= 12 - Ä™
= 82 - ó
= 3,4 - Ä…
= 4 - !
= 3° -
= 2,5 -
= 7,5 - ! Ä…
= 5,4 - !
= 4,5 " 10 " - Å‚ Å›
= 3,5 © -
= 25,75 © -
= 105 - ę ść
Wyznaczenie charakterystyki kÄ…towej statycznego momentu synchronizujÄ…cego = ( ).
° "
0 8,049 0 0
5 7,639 2,40345 0,721035
10 7,226 3,1392 0,94176
15 6,81 4,3164 1,29492
20 6,391 5,4936 1,64808
25 5,969 7,3575 2,20725
30 5,544 9,17235 2,751705
35 5,117 10,05525 3,016575
40 4,688 10,15335 3,046005
45 4,257 8,48565 2,545695
50 3,823 6,71985 2,015955
55 3,388 4,2183 1,26549
60 2,952 2,3544 0,70632
65 2,513 0,2943 0,08829
70 2,074 0 0
Tabela 1.Zasilone pasmo fazowe 1, komutacja symetryczna ź.
 ° "
0 8,049 0 0
2 7,885 2,4525 0,73575
4 7,721 3,77685 1,133055
6 7,556 4,75785 1,427355
8 7,391 5,34645 1,603935
10 7,226 5,886 1,7658
12 7,06 6,32745 1,898235
14 6,893 6,867 2,0601
16 6,726 7,2594 2,17782
18 6,559 7,21035 2,163105
20 6,391 6,91605 2,074815
22 6,222 6,3765 1,91295
24 6,053 5,886 1,7658
26 5,884 4,905 1,4715
28 5,714 3,6297 1,08891
30 5,544 2,2563 0,67689
32 5,374 1,0791 0,32373
34 5,203 0 0
Tabela 2. Zasilone szeregowo poÅ‚Ä…czone pasma 1 i 2, komutacja symetryczna ½.
3,5
pasmo fazowe 1
3
pasmo fazowe 1 i 2
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
kÄ…towa zmiana poÅ‚ożenia waÅ‚u [°]
Rysunek 1. Charakterystyka kÄ…towa statycznego momentu synchronizujÄ…cego.
M [Nm]
Wyznaczenie charakterystyki maksymalnego momentu synchronizujÄ…cego = ( ).
= 8 = 9 = 10 = 11
" " " "
8,0442 2,31326 8,77995 2,633985 10,0062 3,00186 11,8701 3,56103
Tabela 3. Maksymalne wartości statycznego momentu synchronizującego dla różnych wartości napięcia zasilania.
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 2 4 6 8 10 12
Uz [V]
Rysunek 2. Charakterystyka maksymalnego momentu synchronizującego w funkcji napięcia zasilania.
M synmax [Nm]
Określenie błędu skoku .
0 1 2 3 4
" " " "
° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °
0 8,05 33 5,29 2,76 0,12 67 2,34 2,95 0,07 100 -0,58 2,91 0,03 133 -3,48 2,9 0,02
Tabela 4. Wyniki dla poszczególnych skoków.
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0 1 2 3 4 5
numer skoku
Rysunek 3. Charakterystyka błędu skoku.
Wyznaczenie częstotliwości granicznej rozruchu.
Częstotliwość graniczna rozruchu jest to przedział częstotliwości w obszarze, której silnik może ze
stanu spoczynku wirnika przejść do stanu ruchu, a następnie zatrzymać się nie tracąc skoku.
Zwiększając stopniowo częstotliwość wyznaczyliśmy częstotliwość graniczną rozruchu = 30 .
bÅ‚Ä…d skoku [°]
Badanie odpowiedzi na skok jednostkowy.
Rysunek 4. Charakterystyka odpowiedzi na skok jednostkowy uzyskana przy użyciu programu MATLAB.
Wnioski
Celem ćwiczenia było zbadanie działania reluktancyjnego silnika skokowego. Tego typu silnika są
często wykorzystywane w przemyśle i stąd są nazywane silnikami wykonawczymi. Od tego typu
silników wymagana jest duża dokładność ruchu.
Pierwszym punktem programu było wyznaczenie charakterystyki kątowej statycznego momentu
synchronizujÄ…cego dla zasilania pierwszego oraz pierwszego i drugiego pasma przy komutacji
symetrycznej. Jak widać na wykresie 1. zakres pomiarowy zmniejszył się około dwukrotnie dla
zasilania dwóch pasm i wynosiÅ‚ w przybliżeniu 3°, co zgadza siÄ™ z wartoÅ›ciami znamionowymi.
Drugim punktem badania było wyznaczenie charakterystyki maksymalnego momentu statycznego
synchronizującego. Z otrzymanego wykresu wynika że wraz ze wzrostem napięcia zasilania moment
rośnie. Należy również zwrócić uwagę że dla = 0 moment jest równy zero. Jest to
charakterystyczne dla silnika reluktancyjnego. W przypadku silnika hybrydowego silnik miałby
moment ustalający położenie wirnika.
Kolejnym punktem badania było wyznaczenie błędu skoku " . Z wykonanego wykresu wynika, że
najwiÄ™kszy bÅ‚Ä…d wystÄ…piÅ‚ przy pierwszym skoku i wynosiÅ‚ " = 0,12°. Przy dalszej pracy silnika bÅ‚Ä…d
malał. Może to wynikać z tego przy rozruchu silnik początkowo ustalał swój rytm pracy.
Przy badaniu odpowiedzi silnika na skok jednostkowy przy użyciu programu MATLAB można
zauważyć lekkie oscylacje wirnika (amplituda przeregulowań). Dzięki temu wykresowi można określić
częstość drgań własnych układu i po porównaniu z częstotliwością impulsów sterujących uniknąć
rezonansu oraz utraty stabilnej pracy silnika.