PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA w Chełmie Instytut Nauk Technicznych i Lotnictwa Kierunek: Elektrotechnika IV rok VII semestr
LABORATORIUM Z NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO
		Temat: Badanie układu napędowego ze sprzęgłem indukcyjnym
Data wykonania ćwiczenia 07.12.2014	Zespół II	Ćwiczenie nr 24

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania sprzęgła indukcyjnego.

2. Układ pomiarowy

Zanotowano dane techniczne układu napędowego oraz zapoznano się z budową i obsługą stanowiska badawczego.

Rys.1. Schemat połączeń stanowiska sprzęgła i zespołu maszynowego

3. Dane znamionowe

Silnik napędowy Hamownica Prądniczka tachometryczna

U_n = 220 / 380 V, 50 Hz U_n = 220 V U = 300 V

I_n = 11,3 / 6,5 A In = 12,3 A I_max = 0,2 A

P_n = 3 kW P_n = 2,2 kW P_max = 80 W

n_n = 1430 obr/min n_n = 1450 obr/min n = 3000 obr/min

cosφ_n = 0,83 I_wn = 0,51 A

Sprzęgło indukcyjne (wielkość II) Stała prądnicy pomiaru prędkości

U_n = 24 V 3000 obr/min / 250 V

Iw_max = 4 A

R_w = 3,13 Ω ?

L_N = 0,498 mH

dopuszczalny moment przy n_s = 1000 obr/mn - 0,85 kGm

n_s = 500 obr/min - 0,6 kGm

4. Wyznaczanie statycznych charakterystyk układu otwartego

Zestawiono układ połączeń według rys.1. Wykonano pomiary wielkości niezbędnych do określenia charakterystyk mechanicznych. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisano do Tabeli 1.

Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń

Lp	P	I2	U2	I3	U1	Uω	ω	Pgo	Rtc	Pgi	P2	M	Ps	P1	η
		W	A	V	A	V	V	rad/s	W	Ω	W	W	Nm	W	W	-
1	460	0,8	4,6	0	210	145	151,8	111	4,8	0,0	111,0	0,73	3,7	463,7	0,239
2	680	0,8	4,6	1	184	127,5	133,5	93	2,5	2,5	279,5	2,09	3,7	683,7	0,409
3	884	0,8	4,6	2	160	111	116,2	77	1,6	6,4	403,4	3,47	3,7	887,7	0,454
4	1040	0,8	4,6	2,5	140	103	107,9	69	1,3	8,1	427,1	3,96	3,7	1043,7	0,409
5	1080	0,8	4,6	3	126	90	94,2	57	1,1	9,9	444,9	4,72	3,7	1083,7	0,411
6	1200	0,8	4,6	3,5	56	40	41,9	18,5	0,9	11,0	225,5	5,38	3,7	1203,7	0,187
7	1280	0,8	4,6	4	40	30	31,4	13	0,8	12,8	185,8	5,91	3,7	1283,7	0,145
8	440	2,5	10,4	0	216	147,5	154,5	114	4,8	0,0	114,0	0,74	26,0	466,0	0,245
9	708	2,5	10,4	1	206	142,5	149,2	108	2,5	2,5	316,5	2,12	26,0	734,0	0,431
10	924	2,5	10,4	2	198	137,5	144,0	103	1,6	6,4	505,4	3,51	26,0	950,0	0,532
11	1136	2,5	10,4	3	188	132,5	138,7	98	1,1	9,9	671,9	4,84	26,0	1162,0	0,578
12	1344	2,5	10,4	4	178	126	131,9	91	0,8	12,8	815,8	6,18	26,0	1370,0	0,595
13	1576	2,5	10,4	5	166	118	123,6	84	0,65	16,3	930,3	7,53	26,0	1602,0	0,581
14	1784	2,5	10,4	6	154	112,5	117,8	78,5	0,59	21,2	1023,7	8,69	26,0	1810,0	0,566
15	2012	2,5	10,4	7	140	104	108,9	69	0,55	27,0	1076,0	9,88	26,0	2038,0	0,528
16	2224	2,5	10,4	8	122	94	98,4	64	0,46	29,4	1069,4	10,86	26,0	2250,0	0,475
17	436	4	15,8	0	216	147	153,9	113	4,8	0,0	113,0	0,73	63,2	499,2	0,226
18	680	4	15,8	1	210	143	149,7	109	2,5	2,5	321,5	2,15	63,2	743,2	0,433
19	932	4	15,8	2	200	139	145,6	104	1,6	6,4	510,4	3,51	63,2	995,2	0,513
20	1152	4	15,8	3	192	135	141,4	100	1,1	9,9	685,9	4,85	63,2	1215,2	0,564
21	1332	4	15,8	4	184	130,5	136,7	96	0,8	12,8	844,8	6,18	63,2	1395,2	0,606
22	1604	4	15,8	5	176	125	130,9	90	0,65	16,3	986,3	7,53	63,2	1667,2	0,592
23	1808	4	15,8	6	166	121	126,7	86	0,59	21,2	1103,2	8,71	63,2	1871,2	0,590
24	2040	4	15,8	7	156	115	120,4	81	0,55	27,0	1200,0	9,96	63,2	2103,2	0,571
25	2136	4	15,8	8	144	108	113,1	74	0,46	29,4	1255,4	11,10	63,2	2199,2	0,571

Przykłady obliczeń:

Rtc - rezystancja twornika prądnicy odczytana z wykresu

Pgo - straty mechaniczne i magnesowania prądnicy odczytane z wykresu

Pgi - straty prądowe prądnicy

P₂ - moc hamowania

P₁ - moc dostarczona do układu

Ps - moc pobierana przez uzwojenie wzbudzające sprzęgła

η - sprawność układu silnik - sprzęgło

M - moment hamujący

kω - stała prądnicy tachometrycznej w rad/s

Charakterystyki statyczne układu otwartego

Na podstawie wyników pomiarów i obliczeń wykreślono charakterystyki: ω₂, P₁, P₂, η = f(M).

Charakterystyka ω=f(M).

Charakterystyka P₁=f(M).

Charakterystyka P₂=f(M).

Charakterystyka η=f(M).

5. Wyznaczanie charakterystyk układu automatycznej stabilizacji prędkości kątowej

Tabela 2. Wyniki obliczeń i pomiarów

Lp	P	I2	U2	I3	U1	Uω	ω	Pgo	Rtc	Pgi	P2	M.
		W	A	V	A	V	V	rad/s	W	Ω	W	W	Nm
1	432	0,4	3	0	186	126	131,9	97	4,8	0,0	97,0	0,74
2	692	0,75	4,2	1	184	126	131,9	97	2,5	2,5	283,5	2,15
3	936	1,15	5,6	2	181	126	131,9	97	1,6	6,4	465,4	3,53
4	1136	1,65	7,4	3	178	125	130,9	96	1,1	9,9	639,9	4,89
5	1312	2,25	9,4	4	176	125	130,9	96	0,8	12,8	812,8	6,21
6	1596	3,3	12,8	5	172	124	129,8	95	0,65	16,3	971,3	7,48
7	1820	4,05	15,4	6	166	121	126,7	92	0,59	21,2	1109,2	8,75
8	394	0,15	1,6	0	58	37,5	39,3	18	4,8	0,0	18,0	0,46
9	612	0,4	3	1	56	37,5	39,3	18	2,5	2,5	76,5	1,95
10	816	0,57	3,4	2	54	37,5	39,3	18	1,6	6,4	132,4	3,37
11	1040	0,7	4	3	52	37,5	39,3	18	1,1	9,9	183,9	4,68
12	1288	0,85	4,4	4	48	37,5	39,3	18	0,8	12,8	222,8	5,67
13	1548	1	5	5	47	37	38,7	17,5	0,65	16,3	268,8	6,94
14	1780	1,22	5,8	6	44	37	38,7	17,5	0,59	21,2	302,7	7,81
15	1980	1,45	6,4	7	42	37	38,7	17,5	0,55	27,0	338,5	8,74
16	2180	1,75	7,4	8	40	37	38,7	17,5	0,46	29,4	366,9	9,47
17	420	0,3	2,2	0	118	80	83,8	53	4,8	0,0	53,0	0,63
18	620	0,5	3,4	1	116	80	83,8	53	2,5	2,5	171,5	2,05
19	860	0,7	4	2	112	79,5	83,2	52	1,6	6,4	282,4	3,39
20	1240	1	5,2	4	108	78	81,7	51,5	0,8	12,8	496,3	6,08
21	1536	1,2	6	5	106	78	81,7	51,5	0,65	16,3	597,8	7,32
22	1788	1,5	6,8	6	104	78	81,7	51,5	0,59	21,2	696,7	8,53
23	1980	1,81	8	7	100	78	81,7	51,5	0,55	27,0	778,5	9,53
24	2240	2,25	8,8	8	98	77,5	81,2	51	0,46	29,4	864,4	10,65

Przykładowe obliczenia:

Charakterystyki układu automatycznej stabilizacji prędkości kątowej

Na podstawie wyników pomiarów i obliczeń wykreślono charakterystyki ω₂, I₂ = f(M).

Charakterystyka ω=f(M).

Charakterystyka I₂=f(M).

6. Wnioski:

wyznaczaliśmy charakterystyki statyczne układu otwartego dla różnych prądów sprzęgła I₂. Otrzymane charakterystyki zgodne są z teoretycznymi. Im większy prąd I₂ tym łagodniej zmienia się prędkość i uzyskujemy większy moment na sprzęgle. Charakterystyka mocy dostarczonej do układu przedstawiona jest na wykresie P₁=f(M). Jak widać charakterystyka przez prawie całą swoją długość jest liniowa, dopiero przy dużym momencie zagina się ku górze.

Charakterystyka mocy hamowania od momentu przedstawiona jest na wykresie P₂=f(M). Jak widać w początkowej fazie moc rośnie prawie liniowo, a następnie w sposób paraboliczny zmniejsza się. Sprawność układu (wykres η=f(M)) jest mała i nie przekracza 61%. Jak widać na charakterystyce, sprawność posiada swoje maksimum przy określonym momencie. Im większy prąd I₂ tym maksimum to występuje przy większej wartości momentu. Na podstawie otrzymanych wyników możemy stwierdzić że układ najwyższą sprawność uzyskuje przy prądzie I₂=4 A.

W ostatniej części badaliśmy zespół napędowy z włączonym układem automatycznej stabilizacji prędkości kątowej (przy trzech położeniach potencjometru zadającego). Charakterystyki mechaniczne są liniowe, prędkość się praktyczni nie zmienia. Tylko w jednym przypadku przy dużym momencie i największym początkowym prądzie I₂ (wykres ω=f(M)) charakterystyka lekko zagina się ku dołowi. Zależność prądu I₂ w funkcji momentu przedstawia wykres I₂=f(M). Widać wyraźnie (zgodnie z oczekiwaniami), że prąd rośnie z początku prawie liniowo a potem już parabolicznie ze wzrostem momentu.

6

---