Hamownia dla małych silników, cz.2. - Historia wersji

Szdowk: /* Czarne skrzynki */

2022-11-21T16:11:45Z

‎Czarne skrzynki

Szdowk: /* Wnioski */

2022-11-19T11:18:01Z

‎Wnioski

Szdowk: /* Alternator */

2022-11-19T11:17:20Z

‎Alternator

Szdowk: /* Alternator */

2022-11-19T11:09:01Z

‎Alternator

Szdowk: /* Czarne skrzynki */

2022-11-19T11:00:00Z

‎Czarne skrzynki

Szdowk: /* Założenia */

2022-11-19T10:57:14Z

‎Założenia

Szdowk: /* Wnioski */

2022-11-19T10:33:36Z

‎Wnioski

Szdowk: /* Wnioski */

2022-11-19T10:32:59Z

‎Wnioski

Szdowk o 10:27, 19 lis 2022

2022-11-19T10:27:50Z

Szdowk o 10:26, 19 lis 2022

2022-11-19T10:26:45Z

@@ Linia 35: / Linia 35: @@
 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 w jakiś sposób pracuje, odnosząc się do podawanego przez nas, na uzwojenie wzbudzenia, napięcia sterującego. Może się tez okazać, że nasz alternator ma więcej faz niż trzy. Nie znamy wewnętrznych połączeń alternatora.
+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 w jakiś sposób pracuje, odnosząc się do podawanego przez nas, na uzwojenie wzbudzenia, napięcia sterującego. Może się też okazać, że nasz alternator ma więcej faz niż trzy. Nie znamy wewnętrznych połączeń alternatora.
 <center>

← poprzednia wersja		Wersja z 11:18, 19 lis 2022
Linia 116:		Linia 116:
	Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.		Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.

−	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. stosunek mocy wyprodukowanej przez alternator do mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego), waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.	+	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. stosunek mocy wyprodukowanej przez alternator do mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego), waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy sprawności koniecznego w tym celu falownika.

@@ Linia 87: / Linia 87: @@
 ===Alternator===
-Znamy dokładny moment napędowy alternatora i jego prędkość obrotową. W niniejszym teście, niestety badamy go w dość wąskim zakresie prędkości obrotowych.
+Znamy dokładny moment napędowy alternatora i jego prędkość obrotową. W niniejszym teście, niestety badamy go w dość wąskim zakresie prędkości obrotowych, jak i nie osiągamy mocy maksymalnej.
 Prawdopodobnie dlatego osiąga on zaskakująco niską sprawność.

@@ Linia 94: / Linia 94: @@
 [[File:H2-moc-pradu.jpg|512px]]
-Wykres mocy prądu w funkcji momentu napędowego.
+Wykres mocy prądu produkowanego przez alternator w funkcji momentu napędowego.
 </center>
@@ Linia 101: / Linia 101: @@
 [[File:H2-sprawnosc-alternatora.jpg|512px]]
-Wykres sprawności w funkcji momentu napędowego.
+Wykres sprawności alternatora w funkcji momentu napędowego.
 </center>

@@ Linia 35: / Linia 35: @@
 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.
+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 w jakiś sposób pracuje, odnosząc się do podawanego przez nas, na uzwojenie wzbudzenia, napięcia sterującego. Może się tez okazać, że nasz alternator ma więcej faz niż trzy. Nie znamy wewnętrznych połączeń alternatora.
 <center>

@@ Linia 19: / Linia 19: @@
 *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.
+* Moment i prędkość obrotowa, rozwijane przez 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).

← poprzednia wersja		Wersja z 10:33, 19 lis 2022
Linia 116:		Linia 116:
	Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.		Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.

−	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. mocy wyprodukowanej przez alternator do mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego), waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.	+	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. stosunek mocy wyprodukowanej przez alternator do mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego), waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.

← poprzednia wersja		Wersja z 10:32, 19 lis 2022
Linia 116:		Linia 116:
	Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.		Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.

−	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. ~~stosunek~~ mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego) ~~do mocy wyprodukowanej przez alternator~~, waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.	+	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. mocy wyprodukowanej przez alternator do mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego), waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.

@@ Linia 42: / Linia 42: @@
 Przykładowy przebieg napięcia alternatora. Zdjęcie z ekranu oscyloskopu.
 </center>
 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).
@@ Linia 56: / Linia 57: @@
 Widok okna programu z zarejestrowaną serią pomiarów.
 </center>
 ===Silnik===
@@ Linia 66: / Linia 68: @@
 Wykres momentu i mocy w funkcji prędkości obrotowej.
 </center>
 Powyższy wykres wygląda dość typowo dla tego typu silników. Mierzyłem również zużycie energii elektrycznej. A to umożliwia dokonanie dalszych spostrzeżeń.
@@ Linia 74: / Linia 77: @@
 Sprawność silnika w funkcji obciążenia.
 </center>
 Mając taki zestaw danych możemy również przyjrzeć się sprawności silnika. I tu się robi interesująco. Wyraźnie widać, że silnik potrzebuje do pracy jałowej zaskakująco dużo energii. Jego sprawność rośnie wraz z obciążeniem. Nominalną sprawność podawaną przez producenta osiągnie dopiero dla nominalnego obciążenia. I to tylko w stabilnych warunkach pracy, także termicznych. Tzn. silnik osiąga nominalną, maksymalną sprawność po parunastu minutach pracy z nominalnym, a jednocześnie maksymalnym, obciążeniem. Dla obciążeń częściowych, w silniku elektrycznym badanego typu, sprawność spada. Silnik zużywa dużo więcej energii niż gdybyśmy użyli w tym samym celu mniejszego silnika.
@@ Linia 92: / Linia 96: @@
 Wykres mocy prądu w funkcji momentu napędowego.
 </center>
 <center>
@@ Linia 98: / Linia 103: @@
 Wykres sprawności w funkcji momentu napędowego.
 </center>
 Projektując różne urządzenia zwykle zakłada się stałą sprawność alternatorów. Niezależnie od warunków pracy. Jak widać jest to błędem. Podobnie jak silniki elektryczne, prądnice, czy też alternatory będą mieć różne, dynamicznie zmienne parametry. A ich sprawność będzie zależała od wielu czynników, takich jak obciążenie, prędkość obrotowa, a także temperatura pracy.

← poprzednia wersja		Wersja z 10:26, 19 lis 2022
Linia 60:		Linia 60:

	Popatrzmy na wyniki pomiarów parametrów związanych z silnikiem.		Popatrzmy na wyniki pomiarów parametrów związanych z silnikiem.
		+
		+	<center>
		+	[[File:H2-moment-obrotowy-i-moc.jpg\|512px]]
		+
		+	Wykres momentu i mocy w funkcji prędkości obrotowej.
		+	</center>
		+
		+	Powyższy wykres wygląda dość typowo dla tego typu silników. Mierzyłem również zużycie energii elektrycznej. A to umożliwia dokonanie dalszych spostrzeżeń.
		+
		+	<center>
		+	[[File:H2-sprawnosc-silnika.jpg\|512px]]
		+
		+	Sprawność silnika w funkcji obciążenia.
		+	</center>
		+
		+	Mając taki zestaw danych możemy również przyjrzeć się sprawności silnika. I tu się robi interesująco. Wyraźnie widać, że silnik potrzebuje do pracy jałowej zaskakująco dużo energii. Jego sprawność rośnie wraz z obciążeniem. Nominalną sprawność podawaną przez producenta osiągnie dopiero dla nominalnego obciążenia. I to tylko w stabilnych warunkach pracy, także termicznych. Tzn. silnik osiąga nominalną, maksymalną sprawność po parunastu minutach pracy z nominalnym, a jednocześnie maksymalnym, obciążeniem. Dla obciążeń częściowych, w silniku elektrycznym badanego typu, sprawność spada. Silnik zużywa dużo więcej energii niż gdybyśmy użyli w tym samym celu mniejszego silnika.
		+
		+	Oczywiście jest to zgodne z teorią, czy też zasadami elektrotechniki. Jednak współcześnie bardzo często nie bierze się tego pod uwagę.
		+
		+	Ten rodzaj silników ma też tą cechę, że moment rozruchowy jest dużo mniejszy od momentu maksymalnego. Oznacza to, że w celu zapewnienia możliwości startu maszyny, przeciętnie są stosowane silniki o dużo większej mocy (2..3 razy), niż potrzeba do jej ciągłej pracy. A to oznacza, że nominalna sprawność jest osiągana bardzo rzadko lub w ogóle nie jest osiągana.
		+
		+	===Alternator===
		+
		+	Znamy dokładny moment napędowy alternatora i jego prędkość obrotową. W niniejszym teście, niestety badamy go w dość wąskim zakresie prędkości obrotowych.
		+
		+	Prawdopodobnie dlatego osiąga on zaskakująco niską sprawność.
		+
		+	<center>
		+	[[File:H2-moc-pradu.jpg\|512px]]
		+
		+	Wykres mocy prądu w funkcji momentu napędowego.
		+	</center>
		+
		+	<center>
		+	[[File:H2-sprawnosc-alternatora.jpg\|512px]]
		+
		+	Wykres sprawności w funkcji momentu napędowego.
		+	</center>
		+
		+	Projektując różne urządzenia zwykle zakłada się stałą sprawność alternatorów. Niezależnie od warunków pracy. Jak widać jest to błędem. Podobnie jak silniki elektryczne, prądnice, czy też alternatory będą mieć różne, dynamicznie zmienne parametry. A ich sprawność będzie zależała od wielu czynników, takich jak obciążenie, prędkość obrotowa, a także temperatura pracy.
		+
		+	Z uwagi na stosowane w alternatorach regulatory napięcia można zakładać jego stałość. Jednak w żadnym wypadku nie można zakładać stałej sprawności.
		+
		+	==Wnioski==
		+	Interesujące nas wnioski są zapewne dostępne w literaturze, ale są też silnie rozproszone, dlatego wobec wąskiego zastosowania badanych maszyn, woleliśmy sami dokonać odpowiednich pomiarów w interesującym nas zakresie.
		+
		+	Nawet tak proste badanie, jak testy nowej hamowni silnikowej, doprowadziły do wielu wniosków, które co prawda wynikają z teorii elektrotechniki, ale o których bardzo często się zapomina, czy też pomija się je przy projektowaniu nowych urządzeń.
		+
		+	Szczególnie ważne jest to we współczesnym świecie, gdzie jednym z najważniejszych kryteriów oceny maszyny lub urządzenia jest jego sprawność, czy też optymalizacja zużycia przez niego energii elektrycznej. Widać, że nawet proste maszyny napędzane silnikami elektrycznymi lub posiadające alternatory, w celu optymalizacji osiągów i zużycia energii, wymagają zaawansowanych systemów sterowania i specjalnej konstrukcji. Można zaproponować wiele rozwiązań problemów maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi lub posiadających alternatory, jednak wykracza to poza zakres niniejszego artykułu.
		+
		+	Miłośnikom darmowej energii ujawniam, że sprawność całego stanowiska, tzn. stosunek mocy pobranej z sieci elektrycznej (zasilanie silnika elektrycznego) do mocy wyprodukowanej przez alternator, waha się w zakresie od 0,09 do 0,51, co udowadnia, że taki układ nie byłby w stanie sam się zasilić ;) A i tak nie uwzględniamy koniecznego w tym celu falownika.
		+
		+
		+	Tekst przygotował: dr inż. Szymon Dowkontt
		+
		+
		+	Jeżeli nie zaznaczono inaczej, zdjęcia autora.
		+
		+
		+	[[Strona główna\|Powrót do "Strony głównej"]]
		+
		+
		+	[[Wydanie 2022\|Powrót do "Wydania 2022"]]
		+
		+	[[category:Drobne porady]]