8.4          ЛАБОРАТОРИЈСКА ВЕЖБА 4

Задатак вежбе: Одређивање коефицијента вискозног и Колумбовог трења при струјном управљању мотором у отвореној повратној спрези

Увод

Преносна функција мотора којим се струјно управља

Применом Лапласове трансформације на једначине 2.4 и 2.5. добија се

,                                                         (8.25)

.                               (8.26)

У једначини 8.26 момент оптерећења представља константно трење клизања-Колумбово трење - .

Мотор поседује и редуктор преносног односа  па важи:

,                                                          (8.27)

где су -брзина мотора пре редуктора и -брзина мотора после редуктора.

Једначинама 8.25, 8.26 и 8.27 одговара структурни блок дијаграм приказан на сл. 8.21

Сл. 8.21 Блок дијаграм мотора управљаног струјом ротора

Преносне функције између брзине оптерећења и покретачког момента, односно брзине мотора после редуктора и поремећаја у виду Колумбовог трења су облика:

,                                              (8.28)

,                                           (8.29)

па је укупна брзина мотора после редуктора:

,                              (8.30)

тј.

.                                    (8.31)

Мерење коефицијента вискозног и Колумбовог трења

На сл. 8.22 приказана је шема струјног управљања реалним мотором у отвореној повратној спрези,

где је - функција преноса електронског претварача у напонско струјном моду.

Сл. 8.22 Шема управљана реалним мотором у отвореној повратној вези

Циљ вежбе

§ Одређивање коефицијента вискозног трења

§ Одређивање коефицијента Колумбовог трења

§ Мерење карактеристичних променљивих мотора

Задатак

§ Применом програмског пакета LabView снимити брзински одзив.

§ Применом програмског пакета MATLAB графичком методом одредити временску константу брзинског одзива. На основу одређене константе одредити коефицијент вискозног трења.

§ На основу постигнуте брзине стационарног стања и одређеног коефицијента вискозног трења прорачунати вредност Колумбовог трења.

§ У Front Panel-у LabView програма испратити карактеристичне променљиве система: струју индукта, напон индукта, покретачки момент мотора, улазну снагу мотора.

Упутство за рад

На сл. 8.23 је представљен LABVIEW програм за експериментално одређивање трења у мотору и праћење променљивих система: напона, струје, улазне снаге и момента мотора при струјном управљању неоптерећеним мотором. Рачунар има улогу регулатора управљачког система. Коришћењем програмског пакета LABVIEW задаје се жељена вредност струје индукта мотора , тј. напонског сигнала , од  (I део програма). Овај управљачки сигнал  се из рачунара доводи на аналогни излаз - AO0 картице NI USB 6009 , а са картице на улаз напонско/струјног претварача.

I део програма

III део програма

II део програма

.

Сл. 8.23 Блок Дијаграм LABVIEW програмa за експериментално одређивање трења у мотору и праћење променљивих система

Напонско - струјни претварач чији је опис дат у оквиру лабораторијске вежбе 1 коришћен је у моду 1), када ради као претварач напонског нивоа  у струјни . Због велике брзине одзива операционог појачавача, функција преноса овог претварача се са задовољавајућом тачношћу у моду 1) може представити једним блоком чије је појачање .

На излаз напонско/струјног претварача везује микромотор. Због информације о брзини мотора (II део програма), сигнал са оптичког енкодера, поворка импулса, се повезује са бројачким улазом PFI0 картице NI USB 6009, тј. са рачунаром. Брзина мотора пропорционална је броју импулса у задатом интервалу времена .

Да би се у сваком тренутку имала информација о струји ротора, на ред са мотором повезан је отпорник отпорности , чији се напон доводи на аналогни напонски диференцијални улаз AI3. Мерењем напона на крајевима отпорника одређена је и струја ротора . Поред струје ротора, мери се и напон на крајевима ротора , коришћењем диференцијалне везе аналогног улаза АI2. При томе се води рачуна да његова вредност не пређе номиналну вредност напона . Множењем напона мотора са струјом добија се и информација о улазној снази мотора , а њеним дељењем са оствареном брзином мотора, и приближна вредност момента мотора . Тачна вредност момента мотора добија се множењем струје ротора са константом момента мотора . (III део програма) приказује мерење промениних система.

Мерење коефицијента вискозног трења на основу добијене вредности временске константе брзинског одзива

За задату вредност управљачког напона рачунара  потребно је снимити брзински одзив. Пошто је временска константна микромотора којим се управља струјно једнака , коефицијент вискозног трења се може одредити њеним мерењем тј:

.                                                                  (8.32)

Одређивање Колумбовог трења на основу достигнуте вредности брзине стационарног стања

Колумбово трење се може одредити на основу постигнуте вредности брзине у стационарном стању и прорачунате вредности коефицијента вискозног трења на основу блок дијаграма са слике 8.22:

.                              (8.33)

Пошто се  задаје као јединична одскочна функција и пошто је Колумбово трење константно трење клизања, важи:

и , па је                                           (8.34)

.                                                 (8.35)

постигнута брзина стационарног стања се може исказати релацијом:

,                               (8.36)

па је:

.                                  (8.37)

Напомена: Коефицијент вискозног трења је завистан од радних услова: температуре и дужине рада мотора. При повећању температуре околине, коефицијент вискозног трења опада, што је последица загревања у лежајевима. Повећавањем дужине рада смањује се вредност овог коефицијента због додатних загревања у мотору. За вредност Колумбовог трења треба очекивати приближно константну вредност, независну од радних услова.