Badanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD)

Transkrypt

1 Badanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD) Badane silniki BLCD są silnikami bezszczotkowymi prądu stałego (odpowiednikami odwróconego konwencjonalnego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi). Obie konstrukcje różnią się jedynie tym, że żłobki stojana silnika nr położone są ukośnie w stosunku do osi wirnika. Parametry znamionowe silników (Q=, p=) Dane znamionowe Symbol Silnik nr Silnik nr Napięcie U N V Moc znamionowa P N 0W Moc pobierana P 00W Prędkość na biegu jałowym n o 00 [obr/min] 00[ obr/min] Schemat stanowiska badawczego przedstawiony jest na Rys.. Rys.. Schemat stanowiska badawczego silnika BLCD. Hamulec elektrodynamiczny - H, silnik indukcyjny SI. Zakres ćwiczenia ) Wyznaczanie charakterystyki kątowej reluktancyjnego momentu zaczepowego M rel = f(θ) Badany silnik BLCD należy rozprzęgnąć z hamulcem elektrodynamicznym. Na wał należy założyć ramię pomiarowe i lusterko. Przekładnia samohamowna umożliwia kątową zmianę położenia wału θ. Kąt θ wyznaczany jest za pomocą laserowego układu pomiarowego (Rys. ). Do pomiaru momentu służy waga, na której opiera się wolny koniec ramienia pomiarowego.

2 Rys.. Laserowy pomiar kąta wychylenia wału θ Za pomocą przekładni samohamownej ustawiamy położenie ramienia pomiarowego w taki sposób, aby znajdowało się ono tuż ponad szalką wagi. Następnie włączamy laser i regulujemy położenie kątowe lusterka osadzonego na końcu wału w taki sposób, aby promień laserowy padał na liniał pomiarowy w miejscu 0. Uwaga! Należy zachować szczególna ostrożność przy pracy z włączonym laserem. Zmieniając położenie wirnika (za pomocą przekładni samohamownej) aż do momentu, w którym nastąpi przeskok do następnego stabilnego położenia wirnika znajdujemy na liniale kątowy zakres pomiarowy. Pomiaru reluktancyjnego momentu zaczepowego dokonujemy dla 0 kątowych położeń wirnika zawierających się w kątowym zakresie pomiarowym. Wyniki zapisujemy w Tabeli Tabela L = h= h 0 = h θ = h - x - h 0, θ = (arctan h θ /L)/. x θ F M [mm] [deg] [N] [Nm] 9 0 Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić charakterystyki M rel = f(θ).

3 ) Badanie napięcia indukowanego U ind Pomiary przeprowadzamy dla dwóch silników BLCD, kolejno sprzęganych z indukcyjnym silnikiem napędowym za pomocą sprzęgła wpustowego i przekładni pasowej. Silnik indukcyjny zasilany jest za falownika. Pasma fazowe silników BLCD należy odłączyć od układu zasilającego (komutator elektroniczny V). Pomiarów dokonujemy dla trzech prędkości obrotowych odpowiadających częstotliwościom: Hz, 0 Hz i Hz pracy falownika. Wyniki pomiarów (napięcie indukowane wybranej fazy silnika BLCD) notujemy w Tabeli. Prędkość obrotową silników BLCD wyznaczamy z okresu napięcia indukowanego odczytanego z ekranu oscyloskopu. Częstotliwość obrotowa wirnika jest cztery razy mniejsza niż częstotliwość podstawowej harmonicznej napięcia indukowanego gdyż w obu silnikach BLCD liczba par biegunów wynosi p =. Tabela Częstotliwość Silnik nr Silnik nr pacy U ind T Uind f ind ω U ind T Uind f ind ω falownika [V] [s] [Hz] [obr/min] [V] [s] [Hz] [obr/min] Hz Hz Hz Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić charakterystyki U ind = f(ω). ) Wyznaczanie charakterystyki mechanicznej n=f(m obc ) Układ pomiarowy przedstawiony jest na Rys.. Należy rozprząc silnik indukcyjny z wałem hamulca (sprzęgło wpustowe). Pasma fazowe silnika BLCD należy podłączyć do odpowiednich zacisków komutatora elektronicznego (należy szczególną uwagę zwrócić na prawidłowe połączenie faz oznaczonych kolorami: R czerwony, G zielony, B niebieski). Przed załączeniem napięcia należy sprawdzić, czy potencjometr regulacji prędkości obrotowej ustawiony jest w pozycji min. Następnie załączamy zasilacz i regulujemy napięcie zasilania silnika (autotransformator suwak BLCD) tak, aby uzyskać żądane napięcie. Pomiary należy przeprowadzić dla: a) trzech wartości napięcia zasilającego (V, V, V) przy zadanej maksymalnej prędkości obrotowej (potencjometr regulacji prędkości obrotowej należy ustawić w pozycji max ). b) trzech nastaw prędkości obrotowej (odpowiadających prędkości obrotowej uzyskanej przy napięciu zasilania V, V i V i zadanej maksymalnej prędkości obrotowej - punkt a) i ustalonym napięciu zasilania V. Odpowiednich nastaw prędkości należy dokonać w stanie nieobciążonym (silnik BLCD jest faktycznie obciążony momentem hamującym pochodzącym od przekładni pasowej). Pierwszy punkt charakterystyki mechanicznej wyznaczamy dla silnika bez przekładni pasowej. Następnie po założeniu przekładni pasowej pomiary kontynuujemy stopniowo zwiększając obciążenie silnika BLCD za pomocą hamulca elektrodynamicznego (regulacja napięciem autotransformatora suwak H).

4 Uwaga! Stopień obciążenia silnika BLCD w stanie jałowym zależy od siły napięcia przekładni pasowej. Powinna ona być tak naciągnięta aby przy maksymalnej prędkości obrotowej prąd pobierany przez silnik BLCD wynosił ok. A. Maksymalny prąd silnika nie powinien przekroczyć A. Z uwagi na spadek napięcia zasilającego silnik BLCD podczas jego obciążania należy korygować nastawy napięcia zasilającego (autotransformator suwak BLCD). Wyniki pomiarów zapisujemy w Tabeli i Tabeli Tabela a Tabela b Tabela c U zas = V, maksymalna nastawa prędkości U zas = V, maksymalna nastawa prędkości U zas = V, maksymalna nastawa prędkości

5 Tabela a U zas = V, nastawa prędkości dobrana tak jak w Tabeli a pozycja Tabela a U zas = V, nastawa prędkości dobrana tak jak w Tabeli b pozycja Tabela a U zas = V, nastawa prędkości dobrana tak jak w Tabeli c pozycja Pomiaru prędkości obrotowej dokonujemy za pomocą obrotomierza optycznego. Moc elektryczna obliczona według formuły: U zas *I zas (napięcie i prąd zmierzone elektromagnetycznymi przyrządami wskazówkowymi) może być obarczona błędem, gdyż prąd zasilania z uwagi na pracę komutatora elektronicznego jest odkształcony. Dokładnego pomiaru mocy można dokonać rejestrując jednocześnie prąd (za pomocą bocznika) i napięcie w oscyloskopie cyfrowym, a następnie obliczyć moc chwilową: pe ( t) = uzas ( t) izas( t),

6 i moc średnią: P ( t, t e ) = t t u zas ( t) i t zas t ( t)dt. Przedział całkowania powinien być równy jednemu pełnemu obrotowi wału silnika BLCD. ) Badanie wpływu wyprzedzenia załączenia pasma fazowego na zwiększenie momentu obrotowego Obserwację zmiany prędkości obrotowej oraz kształtu prądu zasilającego i prądu fazowego w funkcji kąta wyprzedzenia załączenia pasma fazowego przeprowadzamy w dwóch stanach pracy silnika stanie jałowym i stanie obciążenia, przy którym prąd silnika wynosi ok. A. Zmian kąta wyprzedzenia dokonujemy w zakresie 0. Wyniki pomiarów zapisujemy w Tabeli. Kąt wyprzedzenia załączenia pasma fazowego [deg] 0 Prędkośc obrotowa [obr/min] stan jałowy stan obciązenia Pytania ) W jaki sposób regulujemy prędkość obrotową silnika BLCD? ) Jakie są podstawowe różnice w budowie i sposobie zasilania pomiędzy silnikiem BLCD i klasycznym silnikiem prądu stałego z magnesami trwałymi? ) Omówić zasadę histerezowej regulacji prądu. ) Jak powstaje reluktancyjny moment zaczepowy? Instrukcję opracował Adam Biernat