BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Instytut Maszyn Elektrycznych Laboratorium Maszyn Elektrycznych Malej Mocy BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO Warszawa 00.

2 1. STANOWISKO I UKŁAD POMIAROWY. W skład stanowiska pomiarowego wchodzi: badany silnik skokowy; układ (komutator) elektroniczny; zasilacz podwójny (1V= do zasilania komutatora oraz o regulowanym napięciu 0 V= do zasilania uzwojeń badanego silnika); generator impulsów. Z pasm uzwojenia silnika wyprowadzone są cztery pary zacisków, które umożliwiają włączenie amperomierzy w obwody poszczególnych pasm w celu obserwacji kolejności ich pracy podczas sterowania impulsami. Jeśli obserwacja taka nie jest przewidziana, to odpowiednie pary zacisków powinny być zwarte. Szkic stanowiska pomiarowego przedstawia rys.1. Rys. 1. Szkic stanowiska do badania silnika skokowego.. BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO. Obiektem badanym jest silnik skokowy czteropasmowy permasynowy (tj. wzbudzany magnesem trwałym umieszczonym na wirniku), którego skok podstawowy wynosi 7,5..1. Badanie sekwencji pracy pasm uzwojenia. Tok postępowania: przy odłączonym generatorze sygnałów sterujących, połączyć pary zacisków pasm uzwojenia przez amperomierze (zakres minimum 0,A); włączyć zasilanie komutatora (1V) i silnika, doregulowując jego napięcie do wartości znamionowej (V); załączyć generator impulsów, ustawiając częstotliwość jego pracy o wartości na tyle małej, aby można było obserwować i notować pracę poszczególnych pasm w czasie kolejnych impulsów; wyniki obserwacji zanotować (zaznaczyć) w odpowiednich okienkach tabeli 1.

3 kierunek obrotów prawy lewy impuls pasmo Tabela 1... Pomiar statycznego momentu synchronicznego. Tok postępowania: przy odłączonym generatorze sygnałów sterujących i przy dołączonych amperomierzach do pasm uzwojenia, włączyć zasilanie komutatora (1V) i silnika, doregulowując jego napięcie do wartości znamionowej (V); przy położeniu przełącznika kierunku obrotów w pozycji "prawe" zanotować (na podstawie wskazań amperomierzy), które pasma uzwojenia pracują; za pomocą odważników, poprzez nić połączoną z kółkiem osadzonym na wałku silnika wymuszać wychylenie wirnika z położenia podłużnego (stabilnego położenia zerowego) notując każdorazowo wielkość siły wymuszającej i odpowiadający jej kąt wychylenia wirnika. Zwiększanie siły (masy odważników) kontynuować aż do osiągnięcia punktu krytycznego, tzn. kiedy nastąpi zerwanie równowagi statycznej układu mechanicznego; przywrócić położenie wyjściowe wirnika i powtórzyć pomiary przy zasilaniu pasm uzwojenia silnika napięciem obniżonym do 75% wartości znamionowej (18V). Opisane wyżej postępowanie powtórzyć przy wymuszaniu wychylenia wirnika w przeciwną stronę (przez zmianę kierunku nawinięcia nici na kółku osadzonym na wałku wirnika (o wykonaniu tego fragmentu badań zadecyduje prowadzący ćwiczenie)). Następnie podaną wyżej procedurę pomiaru powtórzyć dla położenia wirnika różniącego się o jeden skok (w prawo) w stosunku do stanu poprzedniego. Do ustalenia tego położenia wykorzystać obserwacje z p..1. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wykreślić dla jednego z położeń wyjściowych charakterystyki statycznego momentu M w funkcji kąta α wychylenia wirnika z położenia podłużnego przy napięciu zasilania V i 18V. Moment statyczny M obliczyć wg zależności: M = Q r, przy czym: Q - jest siłą wyznaczoną odważnikami; r - jest promieniem kółka na wałku silnika (r =,6 cm)... Wyznaczanie maksymalnego momentu rozruchowego. Na podstawie pomiarów przeprowadzonych w p... wykreślić w funkcji kąta α charakterystyki momentu statycznego dla dwóch kolejnych położeń wyjściowych wirnika i przeprowadzić operację graficzną wg rys..

4 Rys..Ilustracja sposobu wyznaczania maksymalnego momentu rozruchowego (1 - charakterystyka momentu statycznego dla pierwszego położenia wyjściowego; 1a - przedłużenie charakterystyki 1 (przebieg symetryczny względem prostej A-A); - charakterystyka momentu statycznego dla drugiego położenia wyjściowego; M r - maksymalny moment rozruchowy)... Wyznaczanie częstotliwości granicznych. Bezwładność wirnika silnika skokowego i sprzęgniętych z nim mas ogranicza jego zdolność nadążania za zmianami osi pola wytwarzanego przez pasma uzwojenia stojana (szybkość zmian osi pola jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów sterujących). Ta niekorzystna okoliczność uwidacznia się wyraźnie w trzech charakterystycznych sytuacjach: podczas "normalnej" pracy silnika przy odpowiednio wysokiej częstotliwości impulsów sterujących; przy rozruchu silnika; przy nawrocie silnika...1. Wyznaczanie granicznej częstotliwości pracy. Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, przy której silnik pracuje jeszcze prawidłowo. Po przekroczeniu tej częstotliwości silnik zaczyna "gubić" skoki i zatrzymuje się. Pomiar przeprowadza się przez obserwację zachowania się silnika przy powolnym zwiększaniu częstotliwości impulsów sterujących podawanych z generatora przy znamionowym napięciu zasilania silnika (V) i przy napięciu obniżonym do wartości 18V. Podczas tego badania pary zacisków pasm uzwojenia stojana powinny być zwarte przewodem. Pomiar granicznej częstotliwości pracy należy wykonać przy wirniku nieobciążonym dodatkową masą oraz przy zamocowanych na wałku wirnika dodatkowych tarczach o znanym momencie bezwładności. Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości pracy w funkcji wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości napięć zasilania.

5 ... Wyznaczanie granicznej częstotliwości rozruchu. Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, po włączeniu których silnik rusza i pracuje prawidłowo nie "gubiąc" skoków. Pomiar przeprowadza się przez kolejne włączanie z generatora impulsów sterujących o coraz większej częstotliwości i obserwację zachowania się wirnika. Należy wykonać pomiary przy znamionowym napięciu zasilania silnika (V) i przy napięciu obniżonym do wartości 18V, przy wirniku nieobciążonym dodatkową masą, oraz przy osadzonych na wałku dodatkowych tarczach o znanym momencie bezwładności. Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości rozruchu w funkcji wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości napięć zasilania.... Wyznaczanie granicznej częstotliwości nawrotu. Jest to największa częstotliwość impulsów sterujących, przy której pracujący silnik jest w stanie wykonać prawidłowy nawrót. Pomiar przeprowadza się przez przełączenie przełącznika kierunku obrotów silnika pracującego przy coraz większej częstotliwości impulsów sterujących i obserwację zachowania się silnika. Należy wykonać pomiary przy znamionowym napięciu zasilania silnika (V) i przy napięciu obniżonym do wartości 18V, przy wirniku nieobciążonym dodatkową masą, oraz przy osadzonych na wałku dodatkowych tarczach o znanym momencie bezwładności. Na podstawie pomiarów sporządzić wykres wartości granicznej częstotliwości nawrotu w funkcji wartości dodatkowego (zewnętrznego) momentu bezwładności, dla obu wartości napięć zasilania. 5