Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica
Wydział Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Elektroniki
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Przedmiot: Elektromaszynowe elementy automatyki
Ćwiczenie: EA5
Rok akadem:
Semestr:
Rok studiów
Grupa
Zespół:

1.Wprowadzenie do ćwiczenia

Silniki wykonawcze to przetworniki elektromechaniczne przeznaczone do otrzymywania jednoznacznej zależności funkcyjnej odpowiedzi mechanicznej. Może być to na przykład kąt obrotu wału lub prędkość obrotowa silnika w zależności od sygnału sterującego ( np. wartości lub fazy sygnału). Silnik wykonawczy indukcyjny dwufazowy posiada 2 uzwojenia umieszczone na stojanie przesunięte wobec siebie o 90°.Uzwojenie wzbudzenia jest zasilane napięciem o stałej amplitudzie . Uzwojenia sterowania jest zasilane w zależności od przyjętego sposobu kontroli silnika : amplitudowego, fazowego lub amplitudowo fazowego . Sterowania amplitudowe polega na zasileniu uzwojenia sterowania napięciem o regulowanej amplitudzie przy stałym przesunięciu fazowym -90° względem napięcia wzbudzenia. Sterowania fazowe polega na zasileniu uzwojenia sterowania napięciem o stałej amplitudzie przy regulowanym przesunięciu fazowym. Regulacja amplitudowo-fazowa łączy obydwa sposoby i polega na regulacji silnika napięciem o zmiennej fazie i amplitudzie.

2.Pomiar charakterystyk mechanicznych

Układ przygotowano zgodnie ze schematem zamieszczonym przy stanowisku pomiarowym. Podczas pomiaru utrzymywano stałe wartości amplitudy i fazy napięcia sterującego w czasie pomiaru danej charakterystyki. Wartościami mierzonymi były prędkość obrotowa n, napięcie prądnicy obciążającej U_pm oraz prąd prądnicy obciążającej I_pm.

Moment na wale jest obliczany jest z mocy pobieranej przez prądnicę magnetoelektryczną wg zależności nr 1.

$$1).\ T = \frac{P_{\text{obc}}*100}{\Omega_{m}}\ \lbrack\text{Ncm}\rbrack$$

gdzie 2).P_obc = U_pm * I_pm + I_pm² * R_pm + ΔP₀ [W]_'

3). ΔP₀ = 0, 00175 * n [W]

R_pm = 26 [Ω]

gdzie: U_pm - napięcie prądnicy magnetoelektrycznej

I_pm – prąd prądnicy magnetoelektrycznej

R_pm – rezystancja uzwojenia trwornika prądnicy magnetoelektrycznej

ΔP_o – suma strat w rdzeniu prądnicy magnetoelektrycznej i mechanicznej układu

Ω_m – prędkość kątowa mechaniczna

Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiono w tabelach 1-3. Wykres 1 przedstawia zbiorcze zestawienie charakterystyk mechanicznych zależnych od napięcia stojana i kąta przesunięcia .

Tabela 1 Ust=110V ,β=90°

n [obr/min]	Ipm [mA]	Upm [V]	UpmIpm [W]	RpmIpm^2 [W]	ΔP0 [W]	Pobc [W]	T [Nm]
1175	40	24	0,960	0,042	2,056	3,058	0,041
1171	44	24	1,056	0,050	2,049	3,156	0,043
1165	48	24	1,152	0,060	2,039	3,251	0,044
1151	56	23	1,288	0,082	2,014	3,384	0,047
1130	62	22,5	1,395	0,100	1,978	3,472	0,049
1106	78	21,5	1,677	0,158	1,936	3,771	0,054
1073	90	20	1,800	0,211	1,878	3,888	0,058
1015	118	18	2,124	0,362	1,776	4,262	0,067
977	134	16,5	2,211	0,467	1,710	4,388	0,071
947	152	15	2,280	0,601	1,657	4,538	0,076
882	180	13	2,340	0,842	1,544	4,726	0,085

Tabela 2 Ust=55V,β=90°

n [obr/min]	Ipm [mA]	Upm [V]	UpmIpm [W]	RpmIpm^2 [W]	ΔP0 [W]	Pobc [W]	T [Nm]
831	30	17	0,510	0,023	1,454	1,988	0,038
823	32	16,5	0,528	0,027	1,440	1,995	0,039
812	36	16	0,576	0,034	1,421	2,031	0,040
794	38	15,5	0,589	0,038	1,390	2,016	0,040
773	42	15	0,630	0,046	1,353	2,029	0,042
749	48	14,5	0,696	0,060	1,311	2,067	0,044
742	50	14	0,700	0,065	1,299	2,064	0,044
725	56	13,5	0,756	0,082	1,269	2,106	0,046
698	60	12,5	0,750	0,094	1,222	2,065	0,047
658	70	11,5	0,805	0,127	1,152	2,084	0,050
625	80	10,5	0,840	0,166	1,094	2,100	0,053

Tabela 3 , Ust=55V,β=90°

n [obr/min]	Ipm [mA]	Upm [V]	UpmIpm [W]	RpmIpm^2 [W]	ΔP0 [W]	Pobc [W]	T [Nm]
1143	40	24	0,960	0,042	2,000	3,002	0,042
1141	42	24	1,008	0,046	1,997	3,051	0,043
1139	46	23,5	1,081	0,055	1,993	3,129	0,044
1129	50	23	1,150	0,065	1,976	3,191	0,045
1120	58	22,5	1,305	0,087	1,960	3,352	0,048
1102	62	22	1,364	0,100	1,929	3,392	0,049
1085	70	21	1,470	0,127	1,899	3,496	0,051
1062	80	20,5	1,640	0,166	1,859	3,665	0,055
1034	100	19,5	1,950	0,260	1,810	4,020	0,062
1020	104	19	1,976	0,281	1,785	4,042	0,063
997	110	18	1,980	0,315	1,745	4,039	0,064

Wykres 1 Charakterystyki mechaniczne silnika 2 fazowego indukcyjnego mechanicznego

4.Pomiar charakterystyki sterowania amplitudowego

Pomiar wykonano zgodnie z zaleceniami zawartymi w instrukcji. W tabeli 4 zawarto wyniki pomiarów

Tabela 4 Wyniki pomiarów n=f(Ust)

Ust [V]	n[obr/min]
110	1187
100	1153
90	1119
80	1068
70	987
60	912
50	774
40	603
30	439
20	180
10	0
0	0

Wykres charakterystyki przedstawiono na wykresie 2

Wykres 2 Charakterystyka sterownia amplitudowego β=90°

4.Pomiar charakterystyki sterowania fazowego

Pomiar wykonano zgodnie z zaleceniami zawartymi w instrukcji. W tabeli 5 zawarto wyniki pomiarów

Tabela 5 Wyniki pomiarów charakterystki sterowania fazowego Ust=110 V

Ust [V]	n[obr/min]
90	1190
80	1181
70	1147
60	1082
50	990
40	842
30	610
20	436
10	137
0	0

Wykres Charakterystyka sterowania fazowego

5.Wnioski

Silnik 2-fazowy wykonawczy posiada 3 różne możliwości sterowania. w zależności od użytej metody można uzyskać szeroką gamę różnych momentów. Charakterystyki mechaniczne są zbliżone do funkcji liniowej przez co można jednoznacznie wyznaczyć wartość obrotów i momentu.

Na wykresach 2 i 3 oprócz charakterystyki amplitudowej i częstotliwościowej naniesiono linię trendu obrazują zakładaną liniowość charakterystyki. Jak można zauważyć są on nieco bardziej wypukłe i spłaszczone . Jednakże mimo tego zachowania jest wykonawczość silnika