SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

METROLOGIA

POMIARY PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I ROBOTYKI AGH

Sprawozdanie wykonali

Specjalność/Rok:........................Inżynieria budowy i eksploatacji maszyn / III B

Data wykonania ćwiczenia:................................................................

Rok Akademicki:................................................................................

1. Opracowanie wyników wykonanych doświadczeń

Podczas trwania ćwiczeń laboratoryjnych wykonano szereg pomiarów celem których było określenie prędkości obrotowej wału silnika względnie wału prądnicy elektrycznej. Pomiarów dokonano na dwóch odrębnych stanowiskach pomiarowych.

Do wykonanaia pomiarów metrologicznych użyto:

• lampy stroboskopowej,

• woltomierza elektronicznego będącego częścią miernika uniwersalnego,

• oscylokopu,

• prądniczki tachometrycznej.

1.1.Opracowanie wyników pomiarów otrzymanych w doświadczeniu nr 1.

Celem wykonanaia pomiaru było zaznajomienie się z metodami pomiarowymi oraz zmierzenie za pomocą tychże metod prędkości obrotowej wału silnika oraz sprzężonej z nim za pomocą przekłdni pasowej prądniczki.

Do wykonania pomiaru użyto następujących przyrządów:

• lampy stroboskopowej (produkcja polska)

• miernika uniwersalnego wielkości elektrycznych V561A produkcji polskiej firmy MERATRONIK.

Do regulacji prędkości obrotowej użyto autotransformatora o zakresie regulacji napięcia wyjściowego od 0 - 240 V. Parametry wejściowe to:

• Napięcie 220 V,

• Natężenie 5A,

• Częstotliwość zasilania 50Hz

SCHEMAT STANOWISKA POMIAROWEGO:

a). Ogólny widok elementów na których przeprowadzono pomiar.

b).Schemat elektryczny połączeń na stanowisku pomiarowym.

Opis elementów stanowiska pomiarowego:

1. Prądnica ,

2. Silnik elektryczny,

3. Przekładnia pasowa,

4. Koło pasowe zamontowane na wale prądnicy,

5. Koło pasowe zamontowane na wale silnika,

6. Autotransformator o zmiennej regulacji napięcia wejściowego,

7. Przewód zasilający autotransformator,

8. Płyta metalowa, do której zamocowano obiekty pomiarów,

9. Woltomierz nr. 1,

10. Woltomierz nr. 2.

Pomiar prędkości obrotowej wału prądnicy za pomocą miernika uniwesalnego oraz lampy stroboskopowej.

Opis wykonania pomiaru:

Do prądnicy układu pomiarowego podłączono równolegle woltomierz V1. Do silnika podłączono zasilanie. Regulując napięciem podawanym przez autotransformator, zmieniano prędkość obrotową przekładni. Na kołach pasowych zamocowanych na wałach silnika i prądnicy naniesiono po jednym pasku promieniście. Przystawiono przed koło silnika, następnie prądnicy lampę stroboskopową i wykonano pomiar. Regulując częstotliwość impulsów lampy od najwyższej do najniższej, szukano takiej ażeby naniesiony pasek „wydawał się stojący” na ruchomej tarczy koła pasowego. Takie zjawisko oznaczało, że koło na którym naniesiono pasek ma synchroniczny okres obrotu z miganiem lampy. Po ustaleniu się paska odczytywano wartość obrotów na odpowiedniej podziałce lampy, przypisanej odpowiednim częstotliwościom impulsowania. Następnie mierzono napięcie na wyjściu prądnicy. Czynności pomiarowe powtórzono sześciokrotnie. Po wykonaniu tego pomiaru do autotransformatora podłączono prądnice, oświetlano lampą koło pasowe prądnicy, zmierzono napięcie na wyjściu z silnika woltomierzem podłączonym równolegle V2. Podane czynności powtórzono pięciokrotnie według powyżej opisanego schematu postępowania.Wyniki pomiarów przestawiono w poniższych tabelach pomiarowych.

TABELA Nr. 1. Wyniki pomiaru napięcia na prądnicy oraz wyniki pomiaru prędkości

obrotowej lampą stroboskopową.

L.p	U [V]	n [obr/min]
1	3.51	1810
2	4.40	2480
3	4.55	2450
4	4.70	2620
5	4.82	2740
6	4.92	2805

WYKRES Nr.1. Obrazuje przebieg charakterystyki zgodnie z zależnością: n = f(U).

TABELA Nr. 2. Wyniki pomiaru napięcia na silniku oraz wyniki pomiaru prędkości

obrotowej lampą stroboskopową.

L.p	U [V]	n [obr/min]
1	3.50	1300
2	4.50	1770
3	5.51	2300
4	6.56	2850
5	7.50	3500

WYKRES Nr.2. Obrazuje przebieg charakterystyki zgodnie z zależnością: n = f(U).

1.2. Opracowanie wyników otrzymanych w doświadczeniu nr 2.

Celem pomiaru było zmierzenie prędkości obrotowej wału silnika.

W celu wykonania pomiaru użyto następujących przyrządów pomiarowych:

• obrotomierz elektroniczny z wyświetlaczem analogowym,

• przetwornik indukcyjny,

• prądniczka tachometryczna,

• oscyloskop elektroniczny.

SCHEMAT ELEKTRYCZNY STANOWISKA POMIAROWEGO

Opis stanowiska pomiarowego:

1. Autotransformator o parametrach wejściowych AC 220 [V], 5[A], 50 [Hz] i o parametrach wyjściowych DC ∋ (0....10) [V],

2. Silnik jednofazowy MSR 1,

3. Prędnica tachometryczna prądu TP 2,

4. Koło miernika indukcyjnego z sześćdziesięcioma nacięciami prostokątnymi zaburzającymi stan pola magnetycznego mierzonego przez czujnik indukcyjny,

5. Woltomierz V podający napięcie w [V],

6. Cyfrowy wskaźnik obrotów z analogowym wyświetlaczem,

7. Oscyloskop elektroniczny produkcji polskiej zakładów sprzętu elektronicznego UNITRA,

8. Czujnik indukcyjny.

Opis wykonania pomiaru.

Do silnika (2) podłączono transformator (1) o regulowanym napięciu wyjściowym od 0...10 [V]. Do zacisków prądnicy tacometrycznej (3) zapięto uniwersalny miernik wielkości elektrycznych z zintegrowanym woltomierzem (5). Do zacisków czujnika indukcyjnego podłączono równolegle oscyloskop (7). Na ekranie oscyloskopu powstawały przebiegi, których okresy odczytano i zanotowano, Z elektronicznego miernika prędkości z analogowym wyświetlaczem (6) odczytano wartość prędkości obrotowej. Z woltomierza (5) odczytano wartości napięcia na prądnicy. Wartości napięcia na prądnicy wysterowano pomiędzy 8 a 1 [V] napięciem podawanym na silnik z zakresu 0 - 240 [V]. Czynności pomiarowe powtórzono trzykrotnie. Wartości odczytane i zmierzone podczas pomiaru oraz wartości obliczone przedstawia tabela pomiarowa numer 3.

TABELA Nr. 3. Zestawienie wartości napięcia, obrotów pomierzonych i obliczonych,

okresu.

L.p	n [obr/min]	U [V]	T [ms]	n [obr/min], obl
1	1270	7.57	0.79	1265.82
2	700	4.50	1.4	714.28
3	200	1.20	5.0	200

Wartości obliczone w tabeli uzyskano stosując następującą zależność:

, po podstawieniu do przekształconej zależności wartości liczbowych otrzymano na przykładzie wiersza 1 tabeli 3 wartość obrotów obliczoną:

Zależność obrotów obliczonych oraz obrotów zmierzonych od napięcia przedstawiają poniższe wykresy nr 3 i 4.

WYKRES Nr.3. Wykres zależności prędkości obrotowej zmierzonej od napięcia

zmierzonego na prądnicy.

WYKRES Nr.4. Wykres zależności prędkości obrotowej obliczonej od napięcia

zmierzonego na prądnicy.

2. WNIOSKI z dokonanych pomiarów prędkości.

• Należy sterować częstotliwościami stroboskopu od największej do najmniejszej celem uniknięcia efektu zdwajania prędkości.

• Wyniki przeprowadzonych doświadczeń mogą się różnić od rzeczywistych ze względu na występowanie poślizgu pasa przekładni pasowej. Wynika z tego że wytworzone napięcie przez prędnicę lub silnik nie będzie proporcjonalne do napięcia wprowadzonego. Teoretycznie dla przekładni pasowej o przełożeniu 1:1, prędkość koła napędzanego jest około 0.9 - 0.98 % obrotów przekazywanych z koła napędowego. Oczywiście należy również pamiętać o występowaniu sił tarcia oraz poślizgu pasa.Sprawności przekładni pasowych to około 0.8. Wszystkie wyżej wymienione czynniki miały zasadniczy wpływ na niedokładność pomiarów w przypadku przekładni pasowej.

• Większe dokładności pomiarów otrzymano w przypadku badania obrotów silnika prądniczką tachometryczną oraz czujnikiem indukcyjnym. Wielkościami znaczącymi w pomiarze było głównie natężenie pola magnetycznego oraz jakość jego zaburzeń. Na jakość zaburzeń miała wpływ jakość wykonania nacięć na kole czujnika indukcyjnego zamocowanego na wale za silnikiem.

---