MEMS i mikrona pędy Rzeszów, 22.10.2014r.

2ET-DI/L02

Kliś Wojciech

Koralewicz Marcin

Kurtyka Mateusz

Madej Krzysztof

Malikowski Witold

Sprawozdanie z ćw. 3

TEMAT: Badanie bezszczotkowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDCM)

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobem sterowania 3-pasmowego silnika bezszczotkowego prądu stałego z komutacją elektroniczna (BLDC). W układzie sterowania zastosowano fabryczny sterownik firmy Advanced Motion Controls typu BE30A8. Częstotliwość przełączania tranzystorów jest stała i wynosi 20 kHz. Regulację prędkości obrotowej i zmianę kierunku wirowania dokonuje się przy pomocy jednego potencjometru. Detekcja położenia wirnika odbywa się przy pomocy trzech czujników Halla.

1. Schemat układu pomiarowego:

2. Obserwacja i rejestracja przebiegów czasowych w stanach przejściowych:

1. Rozruch silnika bez obciążenia:

1. Zatrzymanie silnika bez obciążenia:

1. Rozruch silnika pod obciążeniem:

1. Zatrzymanie silnika pod obciążeniem:

2. Zmiana kierunku wirowania:

1. Wzory wykorzystane do obliczeń i przykładowe obliczenia:

1. Moment obciążenie wyznaczamy z zależności:

$$\mathbf{T}_{\mathbf{L}}\mathbf{=}\mathbf{U}_{\mathbf{\text{TL}}}\mathbf{*}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{c}_{\mathbf{T}}}\mathbf{\ \lbrack Nm\rbrack}$$

Gdzie: c_T=25,5 mV/Nm

$$T_{L} = 0,012V*\frac{1}{25,5\frac{\text{mV}}{\text{Nm}}} = 12mV*\frac{1}{25,5\frac{\text{mV}}{\text{Nm}}} = 0,47\ \lbrack Nm\rbrack$$

1. Obrotów/minutę

$$n_{N} = \frac{60f}{p}\ \lbrack\frac{\text{obr}}{\min}\rbrack$$

Gdzie: p - liczba par biegunów wirnika. W danym przypadku p=2.

$$n_{N} = \frac{60*50}{2} = 1500\ \lbrack\frac{\text{obr}}{\min}\rbrack$$

1. Moc wyjściową P_out wyznaczamy z zależności:

$$P_{\text{out}} = \frac{T_{L}*n}{9,55}\ \lbrack W\rbrack$$

$$P_{\text{out}} = \frac{0,47*1500}{9,55} = 73,82\ \lbrack W\rbrack$$

1. Sprawność ogólną układu napędowego ƞ wyznaczmy z zależności:

$$n = \frac{P_{\text{out}}}{P_{1}}*100\ \lbrack\%\rbrack$$

$$n = \frac{73,82}{0,27*10^{3}}*100 = 27,34\ \lbrack\%\rbrack$$

1. Wyznaczanie charakterystyk ruchowych badanego silnika BLDC przy częstotliwości 50Hz, 40Hz, 30Hz, 20Hz:

2. Wyznaczenie charakterystyki regulacyjnej:

WNIOSKI:

Po ukończeniu ćwiczenia i wykonaniu obliczeń i wykresów zauważyliśmy, że ilość obrotów silnika wykonawczego bezszczotkowego prądu stałego jest niezależna od momentu. Sprawność silnika rośnie wraz ze wzrostem momentu do wartości ok. 50% i wykazuje mały rozrzut w zależności od ustawionych obrotów lub przyłożonego napięcia, przynajmniej dla wartości które użyliśmy w ćwiczeniu. Prąd wejściowy i moc na wyjściu silnika wzrasta ze wzrostem momentu w tym, że moc na wyjściu wzrasta liniowo. Należy zauważyć również, że prąd ten i moc zależą od przyłożonego napięcia i prędkości obrotowej silnika. Przy U_DC=U_N  z wykresu łatwo widać, że im większe obroty ma silnik tym jest jego prąd wejściowy i moc wyjściowa są większe. Gdy dla przyjętej wartości prędkości obrotowej silnika wykonaliśmy pomiary zasilając silnik napięciem znamionowym 55V, a następnie zmniejszyliśmy jego wartość do 30V, zauważyliśmy, iż moce wyjściowe w obydwu przypadkach były porównywalne co skutkowało tym, iż przy niższym napięciu silnik pobierał większy prąd,. Minimalna wartość napięcia zasilającego Udc min umożliwiającego prawidłową pracę układu napędowego wynosi 17V.

Oraz wykonaliśmy obserwację przebiegów czasowych prądów i napięć, które umieściliśmy w sprawozdaniu, podczas pracy i rozruchu silnika.