ĆWICZENIE 5 Pomiary prędkości CEL ĆWICZENIA. Celem ćwiczeia jest pozaie możliwości pomiaru prędkości obrotowej. Ćwiczeie obejmuje: wyzaczeie własości statyczych prądic tachometryczych i oceę możliwości ich wykorzystaia w układach pomiarowych jako aalogowych przetworików prędkości obrotowej, a także realizację pomiarów prędkości obrotowej metodami cyfrową i stroboskopową. OPI ĆWICZENIA. 1. Wyzaczaie charakterystyk statyczych prądicy tachometryczej prądu stałego. Należy połączyć elektryczie układ zgodie ze schematem przedstawioym a rysuku. T V U silik, T tarcza do stroboskopowego pomiaru prędkości, badaa prądica, V woltomierz apięcia stałego, obroty wirika, U apięcie wyjściowe prądicy Metodyka pomiarów polega a wyzaczaiu wartości stałego apięcia U a wyjściu prądicy odpowiadających różym wartościom prędkości obrotowej jej wału uzyskaym poprzez regulację apięcia silika apędzającego wirik prądicy. Prędkość obrotową wału prądicy ależy mierzyć stroboskopem, zaś apięcie wyjściowe prądicy U woltomierzem cyfrowym. Wyiki pomiarów ująć w tabeli 1 i a ich podstawie sporządzić charakterystykę statyczą U(). Tabela 1 [rad/s] U [V] 146
2. Wyzaczaie charakterystyk statyczych prądicy sychroiczej. Połączyć elektryczie układ zgodie ze schematem przedstawioym a rysuku. Pomiary będą polegały a wyzaczaiu wartości skuteczych zmieego apięcia U a zaciskach wyjściowych prądicy oraz częstotliwości f zmia tego apięcia odpowiadających różym wartościom prędkości obrotowej jej wirika. Prądica sprzęgięta jest mechaiczie z wałem silika repulsyjego, którego prędkość może być zmieiaa przez mechaicze przesuwaie szczotek a jego komutatorze. N WY Os silik, prądica, WY uzwojeie wyjściowe prądicy; Os oscyloskop, U apięcie wyjściowe prądicy, prędkość obrotowa wirika prądicy. Pomiary apięć ależy wykoywać woltomierzem cyfrowym V. Wartości prędkości obrotowej odczytywać ze wskaźika cyfrowego zabudowaego a staowisku pomiarowym. Pomiary częstotliwości wykoywać, obserwując przebieg apięcia a ekraie oscyloskopu Os. Wyiki pomiarów ależy ująć w tabeli 2 i a ich podstawie sporządzić wykresy: charakterystykę statyczą - U () oraz f(). Tabela 2 U [V] [rad/s] f [Hz] 147
3. Wyzaczaie charakterystyk statyczych dwufazowej prądicy prądu zmieego. Należy połączyć elektryczie układ zgodie ze schematem podaym a rysuku. At 220V WZ T WY V U At autotrasformator; V woltomierz apięcia zmieego; WZ, WY uzwojeia prądicy odpowiedio wzbudzeia i wyjściowe; prądica; silik; T tarcza do stroboskopowego pomiaru prędkości obrotowej; U apięcie wyjściowe; prędkość wirika prądicy. Pomiary będą polegały a wyzaczaiu wartości skuteczych apięcia U a zaciskach wyjściowego uzwojeia WY prądicy odpowiadających różym wartościom prędkości wału prądicy apędzaej silikiem prądu stałego. Prędkość silika reguluje się, zmieiając apięcie zasilające jego tworik. Wyiki pomiarów przedstawić w tabeli 3. Korzystając z ich, sporządzić wykres charakterystyki statyczej U(). Tabela 3 U K [V] [rad/s] 4. Zastosowaie czujików impulsowych do pomiarów prędkości obrotowej. Wyzaczaie prędkości silika prądu stałego a podstawie pomiaru okresu sygału wyjściowego fotoelektryczego czujika impulsowego W ćwiczeiu będą wykorzystywae astępujące elemety i aparatura pomiarowa: baday silik prądu stałego; stałoprądowy, kilkuwyjściowy zasilacz o regulowaej wartości apięcia iezależie a każdym z wyjść; impulsowy przetworik fotoelektryczy; częstościomierz-czasomierz cyfrowy; oscyloskop elektroowy. W dalszym ciągu podao kolejość czyości przygotowawczych, które ależy wykoać a staowisku laboratoryjym przed przystąpieiem do wykoywaia ćwiczeia: mechaicze połączeie gumowym paskiem wirika silika z osią przetworika, 148
doprowadzeie do przetworika dwóch apięć (z różych wyjść zasilacza) o odpowiedich wartościach, jedo ależy dołączyć do żarówki oświetlacza, zaś drugie będzie zasilaiem dla elektroiczego układu formującego, który przekształca impulsy uzyskae z fotoelemetu w impulsy o kształcie prostokątym, połączeie wyjścia przetworika rówolegle z wejściami: oscyloskopu i częstościomierza, dołączeie zacisków silika do wyjścia zasilacza apięcia stałego o regulowaej wartości. Ćwiczeie polega a pośredim wyzaczaiu ze wzoru = K p τ [obr/mi] prędkości w obrotowej wirika silika prądu stałego a podstawie bezpośrediego pomiaru okresu przebiegów uzyskaych z impulsowego przetworika fotoelektryczego. Pomiary okresu będą wykoywae aalogowo, oscyloskopem i cyfrowo, częstościomierzemczasomierzem dla trzech różych prędkości silika 1, 2, 3 uzyskiwaych przy różych wartościach apięcia zasilającego tworik silika U 1 > U 2 > U 3. Pomiar okresu oscyloskopem Podczas pomiaru ależy astawić częstotliwość apięcia podstawy czasu, przy której okres badaego przebiegu będzie rozciągięty a szerokość bliską długości ekrau. Wyiki pomiarów ująć w tabeli 4. Tabela 4 τ m [s] δ τ [% ] U 1 U 2 U 3 τ m δ τ τ m δ τ [obr/mi [% [s] [% [obr/mi [% [s] [% [obr/mi ] ] ] ] ] ] ] [% ] Ozaczeia przyjęte w tabeli 4: δ = τ m τ τ 100%, m gdzie: τ m czas odpowiadający a ekraie oscyloskopu odcikowi rówemu 1mm, tj. połowie odległości między sąsiedimi działkami wzdłuż poziomej osi, τ m zmierzoy oscyloskopem okres przebiegu, = K τ m, K liczba otworów w tarczy modulującej, = 100%, bezwzględy błąd pomiaru prędkości wyzaczoy metodą różiczki; wartość prędkości wyliczoa z = τ. K m 149
Wyzaczaie prędkości silika repulsyjego a podstawie pomiaru częstotliwości sygału wyjściowego z impulsowego czujika reluktacyjego Na wale silika repulsyjego osadzoa jest tarcza ferromagetycza, w której a obwodzie zajduje się rówomierie rozłożoych zębów. W pobliżu zębów zamocowaa jest głowica magetycza wytwarzająca a wyjściu impulsów podczas jedego obrotu tarczy. Przed przystąpieiem do pomiarów ależy połączyć wyjście głowicy magetyczej rówolegle z wejściami: oscyloskopu i czasomierza-częstotliwościomierza, a astępie doprowadzić apięcie do silika repulsyjego. Oscyloskop będzie wskaźikiem istieia impulsów apięcia a wyjściu głowicy podczas obracaia się wirika silika repulsyjego, zaś czasomierz zostaie wykorzystay do pomiaru częstotliwości tych impulsów. Pomiary ależy wykoać dla dwóch wartości prędkości: miimalej i maksymalej, które da się ustawić w badaym siliku. Wyiki pomiarów przedstawić w tabeli 5. t t [s] 0,1 1 10 p mi [obr/mi] Tabela 5 [%] max [obr/mi] [%] Ozaczeia przyjęte w tabeli 5: czas pomiaru liczby impulsów; p liczba impulsów odczytaa ze wskaźika liczika, t t prędkość obliczoa z zależości = p ; δ t = 100%, t bezwzględy błąd pomiaru prędkości obliczoy z zależości = p t t przy założeiu, że błąd iestałości czasu t t jest pomijalie mały w porówaiu z błędem dyskretyzacji. 150