Napędy elektryczne

Laboratorium: „Wyznaczanie sprawności zespołu napędowego pod obciążeniem”

Krzysztof Cisak

Jarosław Dudnik Grupa 3A

Piotr Dudys

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie: sprawności układu napędowego w zależności od zadawanego obciążenia oraz prędkości obrotowej silnika w zależności od wartości momentu obciążenia użytecznego.

1. Charakterystyka układu oraz dane znamionowe

1. silnik trójfazowy asynchroniczny R27 DRS80S4/PT firmy SEW – EURODRIVE,

2. sprzęgło oponowe 127 – 28/65-2-/55 – 060ASO,

3. hamulec elektromagnetyczny proszkowy P170H z regulatorem prądu firmy EMA-ELFA,

4. przemiennik częstotliwości ACS800 firmy ABB,

5. zestaw do pomiaru momentu obrotowego i prędkości obrotowej.

Schemat stanowiska:

Silnik cechują następujące wartości znamionowe:

1. Moc: 750W

2. Prędkość obrotowa: 1400obr/min

3. Przełożenie: 10,13

oraz obliczony moment znamionowy wynoszący M_z = 5, 12 Nm

1. Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie polegało na odczycie wartości momentu hamulca oraz częstotliwości dla zadanej prędkości obrotowej wynoszącej 850 obr/min. Pomiaru dokonywano w zależności od procentowej wartości momentu silnika zaczynając od 16% i przesuwając się następnie co 10% aż do uzyskania wartości momentu silnika równej 98% - maksymalna osiągalna wartość w zastosowanym układzie. Wszystkie uzyskane wyniki prezentuje załączona Tabela 1 – pomiary parametrów do wyznaczania sprawności zespołu napędowego.

1. Obliczenia

1. Wartość przełożenia układu napędowego

Wartość przełożenia liczona jest ze wzoru $i = \ \frac{n_{\text{wej}}}{n_{\text{wyj}}}$ gdzie n_wej oznacza zadaną prędkość obrotową silnika a n_wyj odczytaną prędkość obrotową hamulca. W naszym przypadku przełożenie wynosi $i = \ \frac{850}{84,6} = 10,04728132\ $.

1. Moc użyteczna

Moc użyteczna hamulca liczona jest ze wzoru N_uz = M_h * ω_wyj gdzie M_h oznacza moment hamulca a ω_wyj oznacza przeliczoną prędkość kątowa hamulca wynoszącą $\omega_{\text{wyj}} = \ n_{\text{wyj}}*\ \frac{\pi}{30} = 84,6*\ \frac{\pi}{30} = 8,85929$ .

1. Moc silnika

Moc silnika liczona jest ze wzoru N_sil =  M_z * ε_z * ω_wej gdzie ε_z oznacza odczytaną procentową wartość momentu silnika dla danego momentu hamulca, a ω_wej jest prędkością kątową silnika wynoszącą $\omega_{\text{wej}} = \ n_{\text{wej}}*\ \frac{\pi}{30} = 850*\ \frac{\pi}{30} = 89,01179$ .

1. Sprawność układu

Sprawność całego układu wyliczana jest ze wzoru $\mu = \ \frac{N_{uz}}{N_{\text{sil}}}*100\%$

Wyniki obliczeń przedstawia tabela:

Moment hamulca [Nm]	Prędkość obrotowa silnika [obr/min]	Przełożenie układu napędowego	Prędkość kątowa silnika [1/s]	Prędkość kątowa hamulca [1/s]	Moc użyteczna [W]	Moc silnika [W]	Sprawność układu [%]
2,3	850	10,04728132	89,01179	8,85929	20,376367	72,9184584	27,944045
7,4	850	10,04728132	89,01179	8,85929	65,558746	118,492495	55,32734
12,4	850	10,04728132	89,01179	8,85929	109,855196	164,066531	66,957712
17,3	850	10,04728132	89,01179	8,85929	153,265717	209,640568	73,108806
22,1	850	10,04728132	89,01179	8,85929	195,790309	255,214604	76,71595
27,1	850	10,04728132	89,01179	8,85929	240,086759	300,788641	79,819091
32	850	10,04728132	89,01179	8,85929	283,49728	346,362677	81,849835
36,6	850	10,04728132	89,01179	8,85929	324,250014	391,936714	82,730197
41,6	850	10,04728132	89,01179	8,85929	368,546464	437,51075	84,237122
42,5	850	10,04728132	89,01179	8,85929	376,519825	446,625558	84,303242

1. Charakterystyki

1. Charakterystyka sprawności od momentu obciążenia hamulca

2. Charakterystyka prędkości obrotowej silnika od momentu obciążenia

1. Wnioski

Jak łatwo zauważyć wzrost momentu obciążenia silnika nie powoduje zmiany prędkości obrotowej silnika czy hamulca, ma jedynie wpływ na moment obciążenia hamulca. Bez trudu można także zauważyć, że wraz ze wzrostem momentu wzrasta sprawność całego układu – wynika on z rosnących mocy hamulca i silnika. Sprawność w zależności od obciążenia najpierw wzrasta dość gwałtownie, lecz wraz z większymi wartościami stabilizuje się, aż do osiągnięcia maksymalnej wartości 84,3%.