Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego

Transkrypt

1 Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego Instrukcja do ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobem sterowania 3- pasmowego silnika bezszczotkowego prądu stałego z komutacją elektroniczną. 1. Budowa silnika W większości pralek automatycznych zespół piorący jest napędzany silnikiem poprzez przekładnię pasową. Na rysunku 1 został przedstawiony układ napędowy w pralce automatycznej LG składający się z silnika magnesami trwałymi z wirnikiem zewnętrznym, umieszczonym bezpośrednio na wale bębna. Rys.1. Pralka automatyczna LG widziana od strony napędu Stojan silnika wykonany jest z pakietu blach elektromagnetycznych na obwodzie, którego znajduje się 36 biegunów. Na nich umieszczone jest trójpasmowe uzwojenie połączone w gwiazdę. Na obwodzie wirnika umieszczone jest 12 magnesów trwałych o dwóch parach biegunów. Na rysunku 2 jest przedstawiony stojan i wirnik tego silnika.

2 a) b) 1 2 Rys. 2. Budowa silnika pralki automatycznej LG a) trójpasmowe uzwojenie stojana, b) wirnik z magnesami trwałymi 1- magnes trwały, 2 szczelina pomiędzy magnesami W porównaniu do pralek z tradycyjnym napędem bezpośredni napęd w pralce automatycznej LG charakteryzuje się cichą i niezawodną pracą urządzenia. W napędzie z silnikiem szczotkowym występuje szum związany z tarciem szczotek o komutator, a na zestyku szczotka-komutator powstaje iskra elektryczna. Zjawiska te ograniczają trwałość silnika oraz stają się przyczyną wielu awarii. Zachętą do stosowania silnika z magnesami trwałymi do napędu urządzeń jest szeroki zakres i możliwość płynnej regulacji prędkości obrotowej. 2. Budowa sterownika Nowoczesne układy napędowe dla prawidłowej pracy potrzebują zastosowania odpowiedniego urządzenia sterującego. Po zapoznaniu się z zasadą działania silnika z magnesami trwałymi wybrano odpowiedni sposób sterowania i przystąpiono do zaprojektowania sterownika, którego schemat blokowy jest przedstawiony na rysunku 3. Na rysunku 4 jest przedstawiony jego wygląd po zmontowaniu całego układu. W skład urządzenia wchodzą następujące bloki funkcyjne: - zasilacz niskiego napięcia - zasilacz układu mocy - układ sterowania - układ mocy.

3 Rys. 3. Schemat blokowy sterownika Rys. 4. Wygląd sterownika silnika

4 Na rysunku 5 jest przedstawiony panel sterownika z widocznymi przyciskami P1, P2, P3, P4. Rys. 5. Widok sterownika od strony przycisków Włączenie programu za pomocą przycisku P2 sprawia, że wirnik silnika obraca się w prawo, natomiast chcąc zmienić kierunek obrotów na przeciwny wybieramy program drugi przyciskiem P3. Przyciski P2 i P3 mają podwójną funkcję i po wybraniu programu umożliwiają zmianę prędkości obrotowej w dół (przycisk P3) i w górę (przycisk P2). Do regulacji prędkości obrotowej został wykorzystany sygnał PWM o częstotliwości, około 15,7 khz. Diody LED służą do sygnalizacji wybranego kierunku obrotów silnika oraz sygnalizują uzyskanie maksymalnej prędkości obrotowej silnika. Trzeci program włączany przyciskiem P4 jest programem demonstracyjnym, w którym w pierwszej kolejności wirnik silnika jest płynnie rozpędzany od zera do prędkości maksymalnej i po określonym czasie następuje płynne obniżanie prędkości do zera. W chwili, gdy wirnik się zatrzyma następuje ponowne rozpędzanie silnika do prędkości maksymalnej, ale w przeciwnym kierunku. Te czynności wykonywane są przez sterownik do momentu wyłączenia tego programu przyciskiem P1 (reset).

5 BADANIA LABORATORYJNE 1. Schemat układu pomiarowego Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rysunku 6. Silnik a magnesami trwałymi w celu przeprowadzeniu badań został obciążony maszyną prądu stałego o następujących parametrach: - typ maszyny PZB 532b - moc P = 1, 5kW, - napięcie U = 230V, - prąd I = 6, 5A, - prędkość obrotowa n = 2850obr / min, - prąd wzbudzenia I w = 0, 25A, Rys. 6. Schemat połączeń do badań silnika z magnesami trwałymi

6 Rys. 7. Silnik z magnesami trwałymi połączony mechanicznie z maszyną prądu stałego Program ćwiczenia: 1. Zapoznanie się z budową silnika i układem sterowania. 2. Połączenie układu pomiarowego zgodnie ze schematem pomiarowym pokazanym na rysunku 6 3. Na biegu jałowym uruchomić program demonstracyjny przyciskiem P4 i zaobserwować działanie programu. 4. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych n=f(tl) współczynnika wypełnienia ε1 > ε2 > ε3. 5. Opracowanie wyników Podstawowe zależności: P TL = 9.55 out n gdzie: Pout moc wyjściowa układu elektromaszynowego (U2*I2) P η wyp (%) = out *100 Pin gdzie: Pin moc wejściowa (U1*I1) dla kilku wartości

7