POLITECHNIKA LUBELSKA
Laboratorium Napędu Elektrycznego Rok akademicki 2004/2005
Mitura Maciej
Data wykonania ćwiczenia
Grupa
Moskal Tomasz
ED 6.4
11 kwietnia 2005
Ożga Błażej
Ćwiczenie 24: Badanie układu napędowego ze sprzęgłem Ocena:
indukcyjnym.
Schemat układu
L2
L1 L3
220V
_
+
W1
W2
RW
A1
A
4
U
W
V
A3
M
G
Robc
V1
_
~
A2
V2
GÎÄ…
Sterownik
~220V
sprzęgła
VÎÄ…
Dane techniczne maszyn:
Silnik napędowy:
typ SZJe 34a
Un = 220/380 V
In=11,3/6,5 A
nn = 1430 obr/min
Pn = 3kW
cos ÔÄ…n = 0,83
PrÄ…dnica hamownicza:
typ PZMb 44b
Un = 220 V
In = 12,3 A
Pn = 2,2kW
nn = 1450 obr/min
Sprzęgło indukcyjne:
Un = 24 V
Iw max = 4 A
Rw = 3,13śą
PrÄ…dnica tachometryczna:
typ PZT 112-80
U = 300V
n = 3000 obr/min
Pmax = 80W
Imax = 0,2A
1. Wyznaczenie charakterystyki momentu rozruchowego sprzęgła w funkcji
jego prÄ…du magnesujÄ…cego Mr = f(I2)
Tabela pomiarowa:
l=285mm
L.p. I2 P1 P2 P F Mr
A W W W N Nm
1 3,5 3200 1400 4600 8,1 2,31
2 3 2600 1080 3680 7 2
3 2,5 2240 920 3160 6,1 1,74
4 2 2000 680 2680 4,1 1,17
5 1,5 1600 400 2000 3,5 1
6 1 1400 100 1500 2,4 0,68
7 0,5 960 -300 660 0,4 0,11
8 0 840 -40 800 0,1 0,03
Wzory i przykłady obliczeń:
przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 1
P = P ƒÄ… P
1 2
P =3200 ƒÄ…1400 =4600W
M =F Å"l
r
M =8,1 Å"0,285 =2,31 Nm
r
Charakterystyka:
Mr [Nm]
Mr = f(I2)
2,5
2,25
2
1,75
1,5
1,25
1
0,75
0,5
0,25
0
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5
I2 [A]
2. Wyznaczenie statycznych charakterystyk układu otwartego
Tabela pomiarowa:
L.p. I2 I1 P1 P2 PM U2 UÎÄ… ÎÄ… U1 I3 Ph PS PC ½Ä… M
A A W W W V V rad/s V A W W W - Nm
1 3,5 3,5 880 -380 500 12,8 150 157,08 215 0 256 44,8 544,8 0,47 1,63
2 3,5 3,5 960 -280 680 12,8 149 156,03 210 1 461,8 44,8 724,8 0,64 2,96
3 3,5 3,5 1080 -170 910 13,2 140 146,61 200 2 644,6 46,2 956,2 0,67 4,4
4 3,5 3,7 1200 -60 1140 13,2 135 141,37 190 3 804,22 46,2 1186,2 0,68 5,69
5 3,5 3,75 1320 20 1340 13,2 133 139,28 181 4 962,8 46,2 1386,2 0,69 6,91
6 3,5 3,95 1440 140 1580 13,4 125 130,9 171 5 1079,25 46,9 1626,9 0,66 8,24
7 3,5 4,12 1540 250 1790 13,4 120 125,66 162 6 1206,72 46,9 1836,9 0,66 9,6
8 3,5 4,38 1660 360 2020 13,4 115 120,43 150 7 1298,24 46,9 2066,9 0,63 10,78
9 3 3,4 880 -400 480 11,6 150 157,08 210 0 256 34,8 514,8 0,5 1,63
10 3 3,4 1000 -290 710 11,6 145 151,84 205 1 448,8 34,8 744,8 0,6 2,96
11 3 3,5 1100 -180 920 11,6 140 146,61 200 2 644,6 34,8 954,8 0,68 4,4
12 3 3,65 1200 -60 1140 11,6 135 141,37 190 3 804,22 34,8 1174,8 0,68 5,69
13 3 3,75 1300 20 1320 11,6 130 136,14 180 4 944,8 34,8 1354,8 0,7 6,94
14 3 4 1420 140 1560 11,4 125 130,9 170 5 1074,25 34,2 1594,2 0,67 8,21
15 3 4,15 1560 240 1800 11,4 115 120,43 160 6 1188,72 34,2 1834,2 0,65 9,87
16 3 4,4 1660 360 2020 11,4 110 115,19 150 7 1290,24 34,2 2054,2 0,63 11,2
17 2 3,4 880 -420 460 8 150 157,08 210 0 256 16 476 0,54 1,63
18 2 3,45 1000 -280 720 8,4 145 151,84 202 1 445,8 16,8 736,8 0,61 2,94
19 2 3,5 1080 -180 900 8,2 140 146,61 191 2 626,6 16,4 916,4 0,68 4,27
20 2 3,7 1200 -60 1140 8,4 130 136,14 181 3 757,22 16,8 1156,8 0,65 5,56
21 2 3,8 1320 30 1350 8 125 130,9 170 4 890,8 16 1366 0,65 6,81
22 2 3,9 1420 140 1560 8 115 120,43 159 5 1007,25 16 1576 0,64 8,36
23 2 4,1 1540 240 1780 8 105 109,96 141 6 1051,72 16 1796 0,59 9,56
24 2 4,3 1660 340 2000 8 95 99,48 125 7 1087,24 16 2016 0,54 10,93
25 1 3,4 880 -410 470 4,8 150 157,08 210 0 256 4,8 474,8 0,54 1,63
26 1 3,45 1000 -300 700 4,8 140 146,61 195 1 434,8 4,8 704,8 0,62 2,97
27 1 3,5 1080 -180 900 4,8 125 130,9 180 2 552,6 4,8 904,8 0,61 4,22
28 1 3,6 1180 -90 1090 4,4 110 115,19 160 3 660,22 4,4 1094,4 0,6 5,73
29 1 3,7 1300 0 1300 4,4 90 94,25 120 4 634,8 4,4 1304,4 0,49 6,74
30 1 3,95 1420 140 1560 4,2 55 57,6 70 5 442,25 4,2 1564,2 0,28 7,68
31 1 3,9 1420 120 1540 4,2 35 36,65 40 5,3 286,84 4,2 1544,2 0,19 7,83
L.p. PGO PGI
W W
1 256 0
2 250 1,8
3 238 6,6
4 220 14,22
5 214 24,8
6 186 38,25
7 180 54,72
8 174 74,24
9 256 0
10 242 1,8
11 238 6,6
12 220 14,22
13 200 24,8
14 186 38,25
15 174 54,72
16 166 74,24
17 256 0
18 242 1,8
19 238 6,6
20 200 14,22
21 186 24,8
22 174 38,25
23 151 54,72
24 138 74,24
25 256 0
26 238 1,8
27 186 6,6
28 166 14,22
29 130 24,8
30 54 38,25
31 32 42,84
Wzory i obliczenia:
przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 1
P = P ƒÄ… P
- moc pobierana przez silnik napędowy
M 1 2
P =880 ƒÄ…śą-380źą=500 W
M
2 Ä…Ä…Å"10 Å"U
ÎÄ…
- prędkość kątowa wału hamownicy
ÎÄ…=
60
2 Ä…Ä…Å"10 Å"150
ÎÄ…= =157,08 rad / s
60
P =U Å"I ƒÄ… P ƒÄ… P
- moc hamowania
h 1 3 GO GI
P =215 Å"0 ƒÄ…256 ƒÄ…0 =256W
h
PGO -- straty mechaniczne i magnesowania prÄ…dnicy hamowniczej odczytane z wykresu
PGI Ä… straty prÄ…dowe hamownicy odczytane z wykresu
P =U Å"I
S 2 2 - moc pobierana przez uzwojenie wzbudzające sprzęgła
P =12,8 Å"3,5 =44,8 W
S
P = P ƒÄ… P
- moc dostarczana do układu
C M S
P =500 ƒÄ…44,8 =544,8 W
C
P
h
- sprawność ukÅ‚adu ª silnik-sprzÄ™gÅ‚oº
½Ä…=
P
C
256
½Ä…= =0,47
544,8
P
h
- moment hamujÄ…cy
M =
ÎÄ…
256
M = =1,63 Nm
157,08
Charakterystyki:
[rad/s]
= f(M)
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10, 11 11,
5 5
M [Nm]
I2=3,5A I2=3A I2=2A I2=1A
Pc = f(M)
Pc [W]
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5
M [Nm]
I2=3,5A I2=3A I2=2A I2=1A
Ph = f(M)
Ph [W]
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10, 11 11,
5 5
M [Nm]
I2=3,5A I2=3A I2=2A I2=1A
[-]
=f(M)
0,7
0,65
0,6
0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10, 11 11,
5 5
M [Nm]
I2=3,5A I2=3A I2=2A I2=1A
3. Wyznaczanie charakterystyk układu automatycznej stabilizacji prędkości
kÄ…towej
Tabela pomiarowa:
L.p. ÎÄ… I2 U1 I3 I1 U2 P1 P2 PM Ph M PGO PGI
obr/min A V A A V W W W W Nm W W
1 800 0,2 120 0 3,4 1,6 880 -430 450 100 1,19 100 0
2 800 0,5 115 1 3,4 2,4 960 -320 640 216,8 2,59 100 1,8
3 800 0,6 110 2 3,5 2,8 1080 -200 880 326,6 3,9 100 6,6
4 800 0,8 110 3 3,6 4 1160 -80 1080 444,22 5,3 100 14,22
5 800 0,9 109 4 3,8 4,4 1280 20 1300 560,8 6,69 100 24,8
6 800 1,2 105 5 3,9 5,2 1400 120 1520 663,25 7,92 100 38,25
7 800 1,3 103 6 4 5,2 1440 180 1620 772,72 9,22 100 54,72
8 800 1,7 100 7 4,5 6,4 1640 400 2040 874,24 10,44 100 74,24
9 1000 0,3 150 0 3,4 2 880 -400 480 142 1,36 142 0
10 1000 0,7 145 1 3,4 2,8 1000 -300 700 288,8 2,76 142 1,8
11 1000 0,8 141 2 3,5 4 1120 -200 920 430,6 4,11 142 6,6
12 1000 0,9 140 3 3,6 4,4 1200 -80 1120 576,22 5,5 142 14,22
13 1000 1,2 139 4 3,8 4,8 1280 20 1300 722,8 6,9 142 24,8
14 1000 1,5 135 5 3,9 6 1440 120 1560 855,25 8,17 142 38,25
15 1000 1,6 130 6 4,1 6,4 1520 240 1760 976,72 9,33 142 54,72
16 1000 2,2 130 7 4,4 8,4 1600 360 1960 1126,24 10,75 142 74,24
17 1200 0,4 175 0 3,4 2 880 -400 480 182 1,45 182 0
18 1200 0,7 171 1 3,5 4 960 -260 700 354,8 2,82 182 1,8
19 1200 1 169 2 3,6 4,4 1160 -160 1000 526,6 4,19 182 6,6
20 1200 1,3 165 3 3,7 5,2 1200 -100 1100 691,22 5,5 182 14,22
21 1200 1,7 164 4 3,8 6,8 1280 40 1320 862,8 6,87 182 24,8
22 1200 2,2 160 5 4 8,8 1440 160 1600 1020,25 8,12 182 38,25
23 1200 3,8 155 6 4,2 10,8 1520 260 1780 1166,72 9,28 182 54,72
24 1200 3,4 150 7 4,4 12,8 1640 360 2000 1306,24 10,39 182 74,24
Wzory i obliczenia:
przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 1
P = P ƒÄ… P
- moc pobierana przez silnik napędowy
M 1 2
P =880 ƒÄ…śą-430źą=450 W
M
P =U Å"I ƒÄ… P ƒÄ… P
- moc hamowania
h 1 3 GO GI
P =120 Å"0 ƒÄ…100 ƒÄ…0 =100 W
h
PGO -- straty mechaniczne i magnesowania prÄ…dnicy hamowniczej odczytane z wykresu
PGI Ä… straty prÄ…dowe hamownicy odczytane z wykresu
P
h
M =
- moment hamujÄ…cy
2 Ä…Ä…Å"ÎÄ…
60
100
M = =1,19 Nm
2 Ä…Ä…Å"ÎÄ…
60
Charakterystyki:
I2 [A]
I2 = f(M)
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
M [Nm]
800 obr/min 1000 obr/min 1200 obr/min
Wnioski:
Charakterystyka momentu rozruchowego Mr sprzęgła w funkcji jego prądu
wzbudzenia jest liniowa. Wraz ze wzrostem prądu wzbudzenia rośnie moment
rozruchowy sprzęgła.
Z charakterystyki mechanicznej ÎÄ… =f(M) można zaobserwować, że prÄ™dkość maleje
najbardziej dla najmniejszego prądu sprzęgła.
Moc całkowita całkowita dostarczana do układu w zasadzie nie zależy od prądu
sprzęgła oraz rośnie liniowo wraz ze wzrostem momentu.
Moc Ph ą moc na wale prądnicy hamowniczej ą jest największa dla największego
prądu sprzęgła. Im mniejszy prąd sprzęgła tym ta moc jest mniejsza, zależy ona
głównie od prędkości na wale.
Sprawność ukÅ‚adu ª silnik-sprzÄ™gÅ‚oº jest najwiÄ™ksza dla momentu obciążenia
równego około 7[Nm]. Sprawność zależy również od prądu sprzęgła i jest
najmniejsza dla najmniejszego tego prÄ…du.
W przypadku układu automatycznej stabilizacji prędkości badaliśmy zależność
prądu sprzęgła od momentu obciążenia przy stałej prędkości. Wraz ze wzrostem
momentu rośnie prąd obciążenia, jest to zależność prawie wykładnicza. Prąd
sprzęgła osiąga większe wartości dla większych prędkości.