Akademia Górniczo-Hutnicza im.s.staszica w Krakowie KATEDRA MASZYN ELEKTRYCZNYCH Ćwiczenie EA9 Program ćwiczenia I. Transformator położenia kątowego 1. Wyznaczenie przekładni napięciowych 2. Pomiar napięć wyjściowych w funkcji kąta położenia wirnika 3. Sprawdzenie dokładności wykonania transformatora II. Indukcyjny czujnik położenia 1. Pomiar charakterystyki wyjściowej U wy (x) Literatura R. Sochocki "Mikromaszyny elektryczne", wyd. Politechniki Warszawskiej, 1996 r., str.117-127 J. Owczarek i in. "Elektryczne maszynowe elementy automatyki", WNT, 1983 r., str.142-186
Ćwiczenie EA9 1. Cel ćwiczenia Transformator położenia kątowego jest małą maszyną indukcyjną przeznaczoną do pracy jako precyzyjny przetwornik położenia kątowego na napięcie elektryczne. W przypadku transformatora sinusowo-cosinusowego (taki jest badany na stanowisku ćwiczeniowym) amplitudy napięć wyjściowych powinny być proporcjonalne odpowiednio do sinusa i cosinusa kąta położenia wirnika. Od takich transformatorów, stosowanych najczęściej w precyzyjnych urządzeniach automatycznej regulacji i sterowania, wymaga się dużej dokładności odwzorowania położenia kątowego w sygnał elektryczny. Celem ćwiczenia jest sprawdzenie tej dokładności poprzez pomiar napięć wyjściowych w funkcji kąta obrotu wirnika, sprawdzenie miejsc zerowych oraz precyzji wykonania uzwojeń. Badany indukcyjny czujnik położenia liniowego składa się z dwóch identycznych, połączonych szeregowo cewek, wewnątrz których przemieszcza się częściowo ferromagnetyczny rdzeń. Reaktancje obu uzwojeń zależą od położenia rdzenia. 2. Program ćwiczenia Na program ćwiczenia składa się: - wyznaczenie przekładni napięciowej na obu wyjściach napięciowych t.p.k - pomiar napięć wyjściowych w funkcji kąta obrotu wirnika t.p.k. - sprawdzenie dokładności wykonania uzwojeń t.p.k. - pomiar charakterystyki wyjściowej czujnika indukcyjnego. 3. Wykonanie ćwiczenia 3.1. Pomiar przekładni napięciowych Uzwojenie wzbudzenia zasilane jest z generatora napięciem sinusoidalnym o częstotliwości 2 khz. Należy zmierzyć wartość skuteczną tego napięcia U G oraz maksymalne wartości skuteczne napięć wyjściowych U 1max i U 2max. Przekładnie napięciowe: ϑ 1 = U G /U 1max ϑ 2 = U G /U 2max i przekładnię średnią ϑ = (ϑ 1 + ϑ 2 )/2 3.2. Pomiar napięć wyjściowych Położenie wirnika ustawiane jest od 0 0 co 10 0 do 360 0 wg. przeskalowanego potencjometru. Mierzone są oba napięcia wyjściowe przy tym samym położeniu wirnika. Wyznaczany jest amplitudowy błąd odwzorowania. 3.3. Sprawdzenie dokładności wykonania uzwojeń polega na pomiarze asymetrii miejsc zerowych tzn. wyznaczeniu tych położeń wirnika, przy których indukują się minimalne napięcia wyjściowe oraz sprawdzeniu prostopadłości uzwojeń tzn. pomiarze kąta pomiędzy minimum i maksimum napięcia. 3.4. Pomiar charakterystyki wyjściowej indukcyjnego czujnika położenia. Charakterystyka podaje zależność napięcia nierównowagi w układzie mostka, składającego się z dwóch rezystorów i dwóch uzwojeń czujnika w funkcji położenia ferromagnetycznego rdzenia. Zadawane jest położenie rdzenia, mierzone śrubą mikrometryczną, i mierzone jest napięcie wyjściowe za pomocą oscyloskopu. Zasilanie mostka z generatora U=5 [V], f=5 [khz]. Ustawiać położenie śrubą mikrometryczną w zakresie od 0.5 do 1.5 cm (położenie zerowe jest ok. 1 cm).
4. Opracowanie wyników i sprawozdania Należy wykonać obliczenia z p. 3.1. W p.3.2 należy sprawdzić dokładność odwzorowania funkcji sinus i cosinus w następujący sposób: - dla każdego punktu pomiarowego zmierzone napięcia wyjściowe podzielić przez ich amplitudy (otrzymujemy funkcje sinα i cosα) - otrzymane ilorazy podnieść do kwadratu i dodać do siebie (sin 2 α+ cos 2 α) - od tej sumy (która powinna być równa 1) odejmujemy 1 - różnica ta jest błędem odwzorowania δ, którego wartość maksymalną należy wyznaczyć δ max. W p. 3.3 należy bardzo precyzyjnie wyznaczyć odpowiednie położenia wirnika i przedyskutować uzyskane wyniki. W p.3.4 zwrócić uwagę na nieliniowość charakterystyki oraz zmianę fazy napięcia. W sprawozdaniu powinny się znaleźć wszystkie powyższe obliczenia; krzywe zmierzonych napięć wyjściowych t.p.k. w funkcji kąta obrotu wirnika oraz obliczonych funkcji sinus i cosinus na wspólnym wykresie; dyskusja dokładności odwzorowania i wykonania transformatora ; charakterystyka wyjściowa indukcyjnego czujnika położenia wraz z dyskusją uzyskanych wyników.
Przedmiot: Ćwiczenie: EA9 Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica Wydział Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Elektroniki LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH Elektromaszynowe elementy automatyki Temat: Data wykonania: Rok akadem: 20.../20... Nazwisko i Imię: Data: Ocena: Semestr: zimowy 1. Rok studiów: III 2. Grupa: EC/... 3. 4. 5. 6. Zespół: 7. 8. Data i podpis prowadzącego: Uwagi prowadzącego: I. Transformator położenia kątowego 1. Pomiar przekładni napięciowych U G =... U 1max =... U 2max =... ϑ 1 =... ϑ 2 =... ϑ sr =... 2. Pomiar napięć wyjściowych α [/ 0 ] U 1 [V] U 2 [V] (U 1 /U 1m ) 2 (U 2 /U 2m ) 2 (U 1 /U 1m ) 2 +(U 2 /U 2m ) 2-1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 δ
150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 3. Sprawdzenie dokładności wykonania transformatora a - wyjście 1. - miejsca zerowe: U 1min =...,... α =...,... - maksima: U 1max =...,... α =...,... b - wyjście 2. - miejsca zerowe: U 1min =...,... α =...,... - maksima: U 1max =...,... α =...,... II. Indukcyjny czujnik położenia 1. Pomiar charakterystyki wyjściowej U wy (x) x [mm] U wy [V]