NEAMR

 – LABORATORIUM 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Działanie maszyny technologicznej napędzanej silnikiem 
elektrycznym zasilanym przez falownik pracującej pod obciąŜeniem 
udarowym. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratorium HALA 010NT 
 
 
 
 
 
 

Opracował: J.Goliński 

 
 
 

Warszawa 2007 

 

2

1.Wstęp 

Większość  maszyn  technologicznych  (obrabiarki  skrawające,  wytłaczarki  itp.)  oraz 

maszyn transportowych (transportery, taśmociągi, wentylatory itp.) pracuje pod obciąŜeniem 
ciągłym lub zmieniającym się w długich odcinkach czasu (czasy zmian obciąŜenia są liczone 
w  sekundach  lub  minutach).  Wiedza  na  temat  zakresu  zmian  obciąŜenia  tych  maszyn  oraz 
znajomość  ich  charakterystyki  mechanicznej  umoŜliwia  łatwe  dobranie  odpowiedniego 
silnika elektrycznego oraz zasilającego go falownika. 

W przypadku gdy będziemy mieli do czynienia z maszyną, która podczas pracy jest w 

krótkim  czasie  (czas  liczony  w  ułamkach  sekund)  mocno  obciąŜana  (udar)  a  następnie 
obciąŜenie  to  równie  gwałtownie  jest  znoszone,  dobranie  odpowiedniego  silnika  oraz 
zasilającego  go  falownika  staje  się  zagadnieniem  skomplikowanym  i  wymagającym 
eksperymentalnego sprawdzenia. Przykładem tak pracującej maszyny jest prasa mechaniczna. 

W ćwiczeniu jest pokazana tylko cześć badań napędu prasy.  

 Celem ćwiczenia jest:  

→

  poznanie pracy prasy wyposaŜonej w silnik zasilany przez falownik 

→

  poznanie  wpływu  parametrów  pracy  falownika  (wprowadzonych  ustawień  –  czas 

rozruchu i hamowania, częstotliwość napięcia zasilania) na pracę prasy 

2.Pojęcia i wiadomości podstawowe 

 
2.1 SzybkobieŜność prasy – ilość skoków na minutę. 
 

2.2 Moc czynna               

Def.

    Mocą czynną nazywa się wartość średnią mocy chwilowej za okres lub                           

wielokrotność okresu.                                  

Moc chwilowa                       

                                                      

( ) ( )

p

u t i t

=

⋅

           

 

 

                         (2.1) 

gdzie: u(t) – chwilowa wartość  napięcia [V] 

i(t)

 – chwilowa wartość  prądu [A] 

 

Moc czynna 

                                                     

0

1

( )

T

P

p t dt

T

=

⋅

⋅

∫

               [W]     

 

 

 (2.2)         

gdzie: T – okres napięcia (prądu) zasilania [s] 
 
2.3 Energia elektryczna – energia elektryczna jaką prasa pobrała w czasie cyklu pracy moŜe 

być opisana za pomocą wzoru:           

0

( )

cyklu

T

e

E

P t

dt

=

⋅

∫

 

 

[J] 

 

 

 

 (2.3)         

gdzie:  P – moc czynna w czasie cyklu pracy prasy 

T

cyklu

 – czas cyklu pracy prasy [s] 

 

3

Interpretacją geometryczną energii elektrycznej jest pole pod wykresem P(t). 
 
2.4 Praca uŜyteczna – przez pracę uŜyteczną  jest rozumiana praca jaka prasa wykonała na 

materiale. Praca ta jest opisana wzorem: 

          

   

 

 

 

∫

⋅

=

2

1

)

(

s

s

uŜ

ds

s

F

W

 

 

[J] 

 

 

 

 (2.4)         

gdzie:  F – siła podczas procesu 

s

1,

 s

2

 

 – droga, na której działała siła F 

Interpretacją geometryczną pracy uŜytecznej jest pole pod wykresem F(s). 
 
2.5 Sprawność całkowita – przez sprawności całkowitą prasy jest rozumiana zaleŜność: 

 

uŜ

c

e

W

E

η

=

   

 

 

 

 

 

 

 (2.5) 

 3.Układ pomiarowy  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.3  Schemat  układu  pomiarowego  wykorzystanego  w  ćwiczeniu:  1-silnik  prasy,  2-falownik,  3-
hallotronowy  przekładnik  napięcia,  4-  hallotronowy  przekładnik  prądu,  5-urządzenie  pomiarowe 
Spider  8,  6-komputer  z  oprogramowaniem  pomiarowym,  7-dynamometr,  8-czujnik  przemieszczenia 
WA 100. 

 
Wszystkie  zarejestrowane  wielkości  zostaną  zapamiętane  jako  wartości  napięcia  lub 
częstotliwości,  dlatego  teŜ  naleŜy  przeliczyć  je  na  właściwe jednostki.  Do  tego  przeliczenia 
słuŜą następujące wzory: 
Obroty silnika [obr/s]=0,4x [kHz] 
Prąd [A]= 8,9x[V] 
Napięcie [V]= 99x[V] 
Przemieszczenie (czujnik WA-100)    [mm]= 1,25335x[mV]-0,0027 
Siła (dynamometr zabudowany na stemplu wykrojnika pomiarowego) 

    

[kN]= -128,587x[mV]-0,628 

 

 

4

Wszystkie obliczenia naleŜy wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego. 

4.Przebieg ćwiczenia 

 



  NaleŜy zarejestrować ruch luzem koła zamachowego  



  NaleŜy zarejestrować załączenie sprzęgła 



  NaleŜy zarejestrować pojedyncze spęczanie na ruchu ciągłym 

Pomiary  naleŜy  wykonać  dla  nastaw  falownika  (czas  rozruchu  i  hamowania  oraz 
częstotliwość napięcia zasilania) takich jak w ćwiczeniu 2. 

 

5.Opracowanie wyników 

 

Dane pomiarowe po przeliczeniu za pomocą odpowiednich wzorów powinny zostać 

przedstawione graficznie na wykresach. Wykresy powinny przedstawiać: 
a.) ruch luzem koła zamachowego [moc czynna, obroty silnika](t) 
b.) załączenie sprzęgła [moc czynna, obroty silnika, przemieszczenie suwaka prasy](t) 
c.) pojedyncze spęczanie na ruchu ciągłym [moc czynna, obroty silnika, przemieszczenie 
suwaka prasy, siła](t) 
 
Wszystkie wykresy powinny być jasno i czytelnie opisane (jednostki) oraz wykonane w takiej 
podziałce, która umoŜliwi ich analizę i porównanie. 
 
Uwaga: JeŜeli pokazanie wszystkich wielkości dla wymienionych przypadków (a-c) na 
wykresach opisanych w punktach (a-c)  będzie zmniejszało czytelność wykresów jest 
dopuszczalne wykonanie kilku wykresów dla danego podpunktu. 
 
NaleŜy policzyć: 
1. Energię pobrana przez silnik dla czasu równego T

cyklu

 dla przypadków opisanych w 

podpunktach (a-c). 
2. NaleŜy policzyć sprawność całkowitą dla podpunktu c.  
3. Dla podpunktów b i c naleŜy zaznaczyć i obliczyć czas cyklu pracy prasy (czy jest taki 
sam?) 
4. NaleŜy opisać wszystkie wykresy (co na nich widać, co się dzieje z maszyną itp.) 

6.Wnioski 

 
Wnioski naleŜy wyciągnąć na podstawie wykonanych obliczeń i opisów oraz 

porównać uzyskane wyniki z co najmniej jednym kolegą (koleŜanką) z grupy. 

7.Literatura 

[1] Bolkowski S. „Podstawy elektrotechniki” WNT 1985 
[2] Gogolewski Z. ,Kuczewski Z. „Napęd elektryczny” WNT 1972 
[3] Kwiatkowski W. „Miernictwo elektryczne. Analogowa technika pomiarowa” OWPW