Hamownia dla małych silników, cz.2.

Kontynuujemy temat z pierwszej części artykułu.

Wstęp

Już podczas wstępnego testowania stanowiska hamownianego, omówionego w pierwszej części artykułu, udało się zebrać dość interesujący zestaw danych. W tej części spróbujemy przeanalizować te dane i wyciągnąć jakieś wnioski.

Założenia

Testujemy silnik elektryczny, indukcyjny, klatkowy, asynchroniczny. Moc nominalna 1,5kW, prędkość obrotowa 1400 obr/min., zasilanie 230V, 50Hz.

Zdjęcie tabliczki znamionowej.

Mierzymy kolejno:

• Zużycie paliwa, czyli w tym wypadku, energii elektrycznej. Posługujemy się przy tym prostym watomierzem, typu OR-WAT-419, do którego przyznaje się firma Orno. Deklarowana dokładność +-2%.

• Moment i prędkość obrotowa, rozwijane rzez silnik, za pomocą momentomierza DataFlex typu 22/100.

• Napięcie i natężenie prądu wzbudzenia alternatora będącego naszym hamulcem (przyrządy pomiarowe na panelu sterującym zasilacza laboratoryjnego RXN-305D, firmy Zhaoxin).

• Napięcie i natężenie prądu generowanego przez alternator.

Silnik otrzymuje zasilanie, a sterujemy obciążeniem za pomocą zmian parametrów zasilnia obwodu wzbudzenia alternatora.

Pomiary będą polegać na stopniowym zwiększaniu obciążenia, tak by otrzymywać punkty pomiarowe co 1 Nm momentu obrotowego wytwarzanego przez silnik, aż do jego przeciążenia (poślizgu).

Czarne skrzynki

Widać, że nasz układ pomiarowy posiada parę niewiadomych. Tzn. ufamy momentomierzowi. Również głęboko wierzymy we wskazania watomierza. Jednak sterowaniu hamulcem (alternatorem) i parametrom prądu przez niego wytwarzanego musimy poświęcić trochę uwagi.

Co prawda nie są to zasadnicze parametry. W badaniach będą wykorzystywane wskazania momentomierza. Jednak na etapie uruchamiania i testowania stanowiska należy się temu zagadnieniu przyjrzeć.

Sterujemy uzwojeniem wzbudzenia alternatora. Na wyjściu z alternatora otrzymujemy dość płaski przebieg napięcia. Jest on bardziej płaski, niż przewiduje teoria dla trójfazowych generatorów elektrycznych. Na pewno działa prostownik. Ale taki przebieg napięcia może sugerować, że stabilizator napięcia cały czas pracuje, odnosząc się do podawanego przez nas, na uzwojenie wzbudzenia, napięcia sterującego. Może tez się okazać, że nasz alternator ma więcej faz niż trzy. Nie znamy wewnętrznych połączeń alternatora.

Zdjęcie z ekranu oscyloskopu.

Patrząc na przebieg napięcia na ekranie oscyloskopu widzimy, że wartość średnia w zasadzie odpowiada pomiarom dostępnym na woltomierzu prądu stałego, wbudowanego w układ zasilania obciążenia (grzałki). Z tego powodu będziemy traktować otrzymywany z alternatora prąd, jako prąd stały i będziemy posiłkować się zarówno wskazaniami w/w woltomierza, jak i wbudowanego w ten układ amperomierza (bocznikowy).

Oddzielnym zagadnieniem jest ujęcie w bilansie mocy, czy też energetycznym, prądu podawanego na uzwojenie wzbudzające. Odjąć go czy dodać do ilości wytwarzanej energii? Raczej odjąć. Jednak nie znamy sprawności samego (pod) procesu wzbudzenia. Ponieważ dostarczany prąd jest relatywnie nieduży (mniejszy co najmniej o rząd wielkości), pomijamy go w naszych rozważaniach. Samo to zagadnienie wymaga zupełnie oddzielnego rozpatrzenia.

Wyniki

Podstawowe dane widzimy na poniższej kopii ekranu. Seria pomiarowa obejmowała zwiększanie momentu oporowego co 1Nm. Prędkość obrotowa była wypadkowa. Silnik dla typowego zasilania powinien utrzymywać prawie stałą prędkość obrotową. Zgodnie z teorią, w nieznacznych granicach zmienia się ona wraz z obciążeniem.

<screenshot z ekranu>

Silnik

Popatrzmy na wyniki pomiarów parametrów związanych z silnikiem.