Motorkennlinie messen

Transkript

1 Aktoren kennlinie messen von Roland Steffen Aktoren, kennlinie messen Roland Steffen Seite 1/5

2 Aufgabenstellung: Von einer Elektromotor-Getriebe-Einheit ist eine vollständige kennlinienschar zu messen und graphisch, als Funktion des s, darzustellen. Dazu gehören: - - Stromaufnahme - Wirkungsgrad - mechanische Leistung Die Daten sind während des Hochlaufs und des Rücklaufs zu messen. Zusätzlich sind zu bestimmen: - Die Leerlaufdrehzahl der Einheit und die es s - Die maximale Ausgangsleistung (bei welchem Moment tritt sie auf? Bei Welcher Eingangsleistung tritt sie auf?) - Den maximalen Wirkungsgrad η max (Bei welchem Moment tritt η max auf?) - Bitte fertigen Sie auch eine Skizze des Versuchsaufbaus mit der elektrischen Verschaltung sowie den Messgeräten an. Versuchsaufbau: für Bremse 0-24V Sensor-Einheit Bremse Sensor- Einheit -Getriebe-Einheit -Getriebe-Einheit 6V A Laststrom V Hz Versuchsdurchführung: Der wurde mit einer konstanten von 6V betrieben. Mit einer Untersetzung von 28:1 wurde die Drehbewegung des s auf die Bremse übertragen. Die Bremsspannung wurde in 1V-Schritten bis zum Stillstand des s erhöht. Im Anschluss daran wurde die Bremsspannung mit der gleichen Schrittweite wieder bis auf Null verringert. Während der Versuchsdurchführung stieg die geschätzte temperatur von 40 C auf ca C Aktoren, kennlinie messen Roland Steffen Seite 2/5

3 Das wurde mit einem Multimeter als Spannungssignal am sensor abgegriffen. Dabei entsprechen 10V einem von 2Nm. Außer dem lieferte der Sensor auch noch die als Frequenz. Diese wurde auch mit einem Multimeter gemessen. Bei dem Frequenzsignal entspricht eine Umdrehung 360 Impulsen. Berechnungen: Die folgenden Formeln wurden zur Berechnung der benötigten Werte benutzt. : 1 Nm M = 0,2 U Drehm. 28 V [M ] = Nm : f mess. n = [n ] = 1/s mechanische Leistung: P = M ϖ = 2 π n M [P mech ] = W elektrische Leistung: Wirkungsgrad: mech P el = U I [P el ] = W Pmech η = P el (f mess. = gemessenen Frequenz, U Drehm = -Spannung, 28 = Untersetzung, 360 = Impulse pro Umdrehung, 0,2 = Faktor für Umrechnung des s) Außerdem wurde beim der Nullpunkt korrigiert. Dazu wurde zu allen Messwerten der niedrigste Messwert hinzuaddiert. Auswertung: Das folgende Diagramm zeigt und Strom über dem. Bei der maximalen gemessenen von 1666rpm leistet der kein. Die maximale Gesamtdrehzahl von und Getriebe beträgt somit 60rpm. Mit steigendem sinkt die annähernd linear ab. Schließlich kommt der bei einem maximalen gemessenen von 31,57mNm zum stehen. Auf dem Rückweg, beim verringern der Bremsspannung, tritt ein plötzlicher Sprung in den Messwerten auf. Dieser Sprung entstand durch das Anlaufen des s nach unterschreiten der Bremsspannung von 8V, als die Bremsspannung von ihrem maximalen Wert von 17V verringert wurde. Die Versetzung der Messwerte bis zu einem von 4mNm entstand durch das umschalten des Messgeräts in einen anderen Messbereich. Außerdem ist eine Hysterese zu erkennen. Die Hysterese kann verschiedene Ursachen haben. Die wahrscheinlichste ist aber eine Hysterese in der elektromagnetischen Bremse. Die Stromkurve zeigt die gleichen Eigenschaften wie die kurve, allerdings ist diese linear ansteigend Aktoren, kennlinie messen Roland Steffen Seite 3/5

4 Fehler von Messgerät 1. Messpunkt noch Anlaufen des s Stillstand des s Das folgende Diagramm zeigt den Wirkungsgrad und die abgegebene mechanische Leistung. Die maximale mechanische Leistung (P mech,max ) von 1,57W gibt der bei einem von 16,5mNm ab. Eine Eingangsleistung von 3,78W wird dabei benötigt. Seinen maximalen Wirkungsgrad (η max ) von 0,61 erreicht der jedoch bei einem von 5,07mNm Aktoren, kennlinie messen Roland Steffen Seite 4/5

5 Aufgenommene und berechnete Werte: korrigiertes korrigiertes [mnm] [Hz] [1/min] Strom [A] Bremsspannung mechanische Leistung [W] elektrische Leistung [W] Wirkungsgrad -0,01 0,00 0, , ,00 0,24 0,00-0,01 0,00 0, , ,00 0,24 0,00 0,00 0,01 0, , ,01 0,27 0,05 0,03 0,04 0, , ,04 0,30 0,14 0,07 0,08 0, , ,09 0,39 0,23 0,14 0,15 1, , ,18 0,46 0,39 0,25 0,26 1, , ,30 0,63 0,48 0,49 0,50 3, , ,55 0,98 0,56 0,70 0,71 5, , ,77 1,26 0,61 1,13 1,14 8, , ,10 1,98 0,55 1,40 1,41 10, , ,28 2,40 0,53 1,95 1,96 14, , ,51 3,30 0,46 2,30 2,31 16, , ,57 3,78 0,42 2,80 2,81 20, , ,53 4,68 0,33 3,27 3,28 23, , ,41 5,40 0,26 3,70 3,71 26, , ,17 6,12 0,19 4,15 4,16 29, , ,73 6,96 0,10 4,42 4,43 31, , ,00 7,80 0,00 4,13 4,14 29, , ,00 7,86 0,00 4,09 4,10 29, , ,00 7,80 0,00 4,02 4,03 28, , ,00 7,74 0,00 3,96 3,97 28, , ,00 7,68 0,00 3,90 3,91 27, , ,00 7,74 0,00 3,85 3,86 27, , ,00 7,68 0,00 4,19 4,20 30, , ,00 7,38 0,00 3,90 3,91 27, , ,00 7,26 0,00 3,70 3,71 26, , ,00 7,08 0,00 0,79 0,80 5, , ,83 1,38 0,60 0,45 0,46 3, , ,50 0,97 0,51 0,25 0,26 1, , ,30 0,66 0,45 0,13 0,14 1, , ,17 0,48 0,35 0,07 0,08 0, , ,09 0,36 0,25 0,03 0,04 0, , ,05 0,30 0,16 0,00 0,01 0, , ,01 0,27 0,05-0,01 0,00 0, , ,00 0,24 0, Aktoren, kennlinie messen Roland Steffen Seite 5/5