1. Opis ćwiczenia:

Podczas ćwiczenia przeprowadziliśmy pomiary wielkości mechaniczne i elektryczne podczas realizacji cyklu jazdy z przyspieszaniem, jazdą ustaloną i hamowaniem odzyskowym oraz wyznaczyliśmy przebiegi mocy i sprawności układu napędowego z wolnoobrotowym silnikiem PM.

2. Wykresy i wzory:

Sprawność w fazie rozpędzania i jazdy ustalonej:

Sprawność w fazie hamowania:

– moc mechaniczna

– moc elektryczna

Rys 1.

Rys 2.

Rys 3.

3. Wnioski

Wykresy przedstawiają wielkości charakteryzujące bezszczotkowy silnik prądu stałego. Analizując ich przebiegi oraz porównując je ze sobą możemy wnioskować na temat cech wolnoobrotowego silnika PM.

Na rys. nr 1 pierwszą wartością wykreśloną jest moment obrotowy. Impuls momentu na początku cyklu wywołany jest zewnętrznym rozruchem, a impuls na końcu – hamulcem ciernym działającym w końcowej fazie hamowania. Moment w fazie ruchu ustalonego jest zerowy, gdyż nie jest wykonywana żadna praca nad kołem. W fazie hamowania moment przyjmuje wartości ujemne gdyż energia jest pozyskiwana do akumulatorów. Z tego faktu cykl ten nazywany jest fazą hamowania odzyskowego.

Drugą wartością wykreśloną na tym rysunku jest prędkość obrotowa. Spadek prędkości obrotowej z ok. 2 rad/s do ok 17 rad/s odbywa się prostoliniowo, występuje w fazie jazdy ustalonej i spowodowany jest oporami ruchu. Krzywoliniowość narastania prędkości obrotowej wynika z tego, że w tej fazie większą rolę odgrywa moc elektryczna, natomiast większy udział mocy mechanicznej w fazie jazdy ustalonej i hamowania powoduje prostoliniowość przebiegów w tych fazach.

Na rys. nr 2, na wykresie napięcia, możemy zauważyć spadek, wynikający z dużego poboru prądu podczas przyspieszania. Takie spadki napięć, w przypadku gdy zasilanie wszystkich komponentów odbywa się z jednego źródła energii, podczas dużego obciążenia instalacji w pojeździe mogą być uciążliwe i zmniejszać osiągi. Wzrost napięcia występujący na wykresie przypada na fazę hamowania, podczas której następuje ładowanie akumulatora energii.
Niestety na tym wykresie zaczynają się też problemy, które głównie dotyczą wartości samego prądu. Z powodu braku przeprowadzenia filtracji, nie można przeprowadzić odpowiedniego przebiegu wartości prądu co skutkuje dalej kolejnymi błędami na kolejnych wykresach.

Na rys nr 3, podczas pracy wartość moc elektrycznej powinna przewyższa wartość mocy mechanicznej w całym zakresie ruchu koła. Jako, że mamy do czynienia z dużymi amplitudami płynącego prądu, nie możemy tego pewnie wywnioskować. Początkowy nagły wzrost wartości mocy mechanicznej wynika z ręcznego wprowadzenia koła w ruch obrotowy.

Problemy spowodowane szumami odczytu prądu spotęgowały się do tego stopnia, że wykres chwilowej sprawności był niemożliwy do utworzenia, gdyż wartości sprawności chwilowej w fazie hamowania osiągały próg nawet 800. Po usilnych próbach ręcznego filtrowania pomiarów w programie MS Excel (usunięcie punktów w których sprawność była wyższa niż 1) udało się otrzymać następujący wykres: