Zakład Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie N1 - Sprawozdanie

Dwuźródłowy układ napędowy z szybko-obrotowym silnikiem PM oraz układ szeregowy sterowany za pomocą przekładnika częstotliwości

Data wykonania ćwiczenia: 07.12.2009r.

Data oddania sprawozdania: 14.12.2009r.

Zespół wykonujący ćwiczenie:

1. Kosewski Jacek

2. Mucha Maciej

3. Pszonka Andrzej

4. Wąsowski Piotr

5. Kowalski Krzysztof

6. Maśka Maciej

7. Kulesza Konrad

8. Mrówczyński Dawid

Wydział SiMR PW

Rok AK. 2009/2010

Semestr 5

Grupa 3.3

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania układu napędowego sterowanego przekładnikiem częstotliwości (falownikiem) z możliwością zwrotu energii do baterii.

Schemat napędu szeregowego z zaznaczeniem elementów pomiarowych:

Na podstawie zarejestrowanych przebiegóm wielkości elektrycznych i mechanicznych przeprowadzono analizę energetyczną napędu pod kątem wydatku energii z baterii elektrochemicznej w trakcie rozruchu oraz sprawności odzysku energii do baterii w fazie hamowania odzyskowego. Hamowanie może być realizowane w dwojaki sposób: poprzez odpowiednio szybkie zmniejszanie częstotliwości napięcia zasilającego silnika AC, zachowując stały przedziałami stosujek U/f lub poprzez wciśnięcie na szafie sterowniczej przycisku stop, stanowiące hamowanie przeciwprądem.

Analizę przeprowadzono na podstawie danych: Student_9.txt

Korzystając z programu MS Excell wykonano wykresy zależności wielkości elektrycznych: U, I, f oraz mechanicznych: n, w zależności od czasu. Następnie zgodnie z wzorem na moc efektywną:

Obliczono moc w małych fragmentach czasu t=0,02s oraz naniesiono na wykres zależność mocy efektywnej od czasu: P_e=f(t).

Kolejną czynnością było uśrednienie wartości Pe w sąsiadujących przedziałach czasu i te wartości zsumowano czątkowo, co jest jednoznaczne ze scałkowaniem geometrycznym, czego wynikiem było uzyskanie wartości Energii efektywnej, której przebieg przedstawia jeden z wykresów.

Korzystając z podanej wartości momentu bezwładności bezwładnika I=5,5 kgm² oraz przebiegu prędkości obrotowej n, zamienionej na prędkość kątową
, dokonano analizy przebiegu energii kinetycznej E_k.

Ostatnią przeprowadzoną czynnością było odnalezienie wartości Energii rozruchu, Energii Kinetycznej oraz Energii Odzyskanej w procesie hamowania, celem określenia sprawności rozruchowej, hamowania oraz odzyskowej.

Poniższe wartości są przybliżone celem uproszeczenia obliczeń oraz biorąc pod uwagę pulsujący charakter przebiegów brak wystarczającej dokładności.

t=26s E_R=31600 J

t=29,4s E_max=36710 J

t=33,22s E₃=32770 J

E_k=13850 J

E_odz=E_max - E₃= 36710-32770= 3940 J

Sprawności danego przebiegu:

Wnioski:

Wraz ze wzrostem częstotliwości napięcia silnika rośnie prąd rozruchowy pobierany z baterii oraz prędkość obrotowa silnika. Napięcie utrzymuje się na zbliżonym stałemu poziomie. Widoczne na wykresie narastanie mocy jest proporcjonalne do narastania prądu. Gdy częstotliwość napięcia silnika się stabilizuje prąd pobierany z sieci kilkakrotnie maleje. W chwili wciśnięcia przycisku stop na panelu sterującym następuje gwałtowny spadek wartości prądu i odwrócenie kierunku jego przepływu, mamy do czynienia z hamowaniem przeciwprądem, co zauważamy na wykresie. Prędkość obrotowa silnika się zmniejsza, a energia zostaje przekazywana poprzez silnik do baterii, gdyż moc silnika jest ujemna (przepływ energii jest zgodny z przepływem prądu).

Sprawność odzyskowa badanego układu w danych warunkach wyniosła ok. 12,5%.

Wpływ na wynik miał pulsacyjny charakter przebiegów wartości, co uniemożliwiało dokładne określenie wartości wynikowych obliczeń. Biorąc pod uwagę małe przedziały czasowe próbkowania możemy przyjąć że błąd jest niewielki i mieści się w granicy błędu kilku procent.

---