meritev karakteristik univerzalnega … measurements of universal motor characteristics for food...

70
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Primož Škrablin MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA MOTORJA ZA POGON MEŠALNIKA Diplomska naloga Maribor, 2011

Upload: vanhanh

Post on 02-May-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Primož Škrablin

MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA MOTORJA

ZA POGON MEŠALNIKA

Diplomska naloga

Maribor, 2011

Page 2: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 3: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Diplomska naloga visokošolskega strokovnega študijskega programa

MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA MOTORJA

ZA POGON MEŠALNIKA

Študent: Primož Škrablin

Študijski program: visokošolski strokovni, Elektrotehnika

Smer: Močnostna elektrotehnika

Mentor: doc. dr. Bojan Štumberger

Somentor: doc. dr. Miralem Hadžiselimović

Maribor, 2011

Page 4: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 5: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 6: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 7: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Bojanu Štumbergerju in

somentorju doc. dr. Miralemu Hadžiselimoviću za pomoč in

vodenje pri opravljanju diplomske naloge. Zahvaljujem se tudi

Mitju Hriberniku univ. dipl. inž. el. za veliko pomoč pri

opravljanju meritev v laboratoriju za električne stroje. Zahvala

gre tudi podjetju B.S.H. in mag. Bogdanu Kreču za vse

informacije o motorju in mešalniku, ter seveda za oba darovana

mešalnika, brez katerih meritev nebi mogli izvesti.

Velika zahvala in pohvala tudi mojim staršem, ki so mi študij

omogočili, me v njem podpirali in potrpeli, ker se je zaključek

študija zavlekel.

Page 8: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 9: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

I

MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA MOTORJA

ZA POGON MEŠALNIKA

Ključne besede: univerzalni motor, komutacija, reduktor, brezstopenjski napajalnik,

stopenjski napajalnik

UDK: 621.313(043.2)

Povzetek

Cilj diplomske naloge je analiza delovanja univerzalnega motorja z reduktorjem za pogon

mešalnika. Uporabljena sta dva različna pristopa krmiljenja vrtljajev motorja. Predstavljeni so

rezultati meritev obremenilnih karakteristik, ter rezultati segrevanj za predpisane cikle

obratovanja

Vso delo in meritve smo opravili v Laboratoriju za električne stroje (LABES) na Fakulteti za

elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru.

Page 10: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 11: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

II

MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR

CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE

Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic power supply

UDK: 621.313(043.2)

Abstract

The goal of diploma work is to conduct analysis of load characteristics of universal motor for

food processor drive with integrated gear. Two different approaches for motor speed control

are used. Results of measurements of motor load and cooling characteristics for prescribed

motor working cycles are presented.

The work was conducted in the Laboratory for electrical machines of the Faculty of Electrical

Engineering and Computer Science.

Page 12: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 13: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

UPORABLJENI SIMBOLI

a -število paralelnih vej

(V)E -inducirana napetost

r (V)e -trenutna vrednost gibalne inducirane napetosti

r (V)E -efektivna vrednost gibalne inducirane napetosti

t (V)E -efektivna vrednost transformatorske inducirane napetosti

nf -faktor navitja

(Ai -trenutna vrednost toka

m ( )i t - trenutna vrednost toka motorja

n ( )i t - trenutna vrednost toka napajalnika

N (A)I -nazivni tok motorja

n (A)I -efektivna vrednost toka v napajalnik

m (A)I -efektivna vrednost toka motorja

vzb (A)I -efektivna vrednost vzbujalnega toka

aN -efektivni ovoji kotve

(Nm)M -vrtilni moment

N (Nm)M -nazivni vrtilni moment

sr (Nm)M -srednja vrednost vrtilnega momenta

1 (min )n -vrtljaji

Page 14: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

1

max (min )n -maksimalno število vrtljajev

1

N (min )n -nazivno število vrtljajev

p -število polovih parov

(W)P -mehanska moč motorja

i (W)P -izgube v prostem teku

m (W)P -moč izmerjena na sponkah motorja

n (W)P -moč izmerjena na sponkah napajalnika

1 (W)P - vhodna moč pri direktnem napajanju

( )R -ohmska upornost

k (s)T -trajanje komutacije

R1( C)T -temperatura v rotorju 1

R2 ( C)T -temperatura v rotorju 2

S1( C)T -temperatura v statorju 1

S2 ( C)T -temperatura v statorju 2

Z1( C)T -temperatura v železnem jedru 1

Z2 ( C)T -temperatura v železnem jedru 2

zr ( C)T -temperatura zraka

i (V)U -inducirana napetost v rotorju

m (V)U -efektivna vrednost napetosti na sponkah motorja

Page 15: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

n (V)U -efektivna vrednost napetosti na napajalniku

N (V)U -efektivna vrednost nazivne napetosti

m (V)u -trenutna vrednost napetosti na sponkah motorja

n (V)u -trenutna vrednost napetosti na napajalniku

s (V)U -napetost na statorju

-fazni premik

-izkoristek

( )g t -glavni magnetni pretok

m (rad./s) -mehanska krožna hitrost

Page 16: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 17: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

KAZALO

1. UVOD 1

2. UNIVERZALNI MOTOR 2

2.1 Splošen opis univerzalnega motorja 2

2.2 Inducirane napetosti univerzalnega motorja 3

2.3 Izračun vrtilnega momenta 4

2.4 Komutacija 6

2.4.1 Komutator 6

2.4.2 Ščetke 6

2.4.3 Držala ščetk 6

3. PREDSTAVITEV TESTNEGA MOTORJA 8

3.1 Nazivni podatki 9

3.2 Vezalna shema testnega motorja 10

4. OPIS MERILNEGA SISTEMA 13

4.1 Opis merilnega sistema 13

5. MERITVE 14

5.1 Časovni poteki napetosti in tokov pri dvostopenjskem napajalniku 14

5.1.1 Vklop v stopnjo 1 14

5.1.2 Vklop v 1 in nato v 2 stopnjo 15

5.1.3 Preklop iz stopnje 1 v stopnjo 2 15

5.1.4 Vklop v stopnjo M pri dvostopenjskem napajalniku 16

5.2 Časovni poteki napetosti in tokov pri brezstopenjskem napajalniku 16

5.2.1 Vklop v položaj min 16

5.2.2 Vklop v položaj max 17

Page 18: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

5.2.3 Vklop v položaj M pri brezstopenjskem napajalniku 18

5.3 Prosti tek 18

5.4 Obremenitev 20

5.4.1 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja 1 21

5.4.2 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja 2 22

5.4.3 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja M 23

5.4.4 Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja min 24

5.4.5 Obremenitev brezstopenjski napajalnik srednja stopnja 25

5.4.6 Obremenitev brezstoepenjski napajalnik stopnja max 26

5.4.7 Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja M 27

5.5 Kratek stik 29

5.6 Segrevanje motorja v predpisanem režimu obratovanja 31

5.7 Določitev izgub trenja z in brez ventilatorja 33

5.8 Določitev inducirane napetosti na ščetkah 35

6. ZAKLJUČEK 37

7. LITERATURA 38

8. PRILOGE 39

8.1 Kratek življenjepis 45

Page 19: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Univerzalni motor v serijski vezavi 2

Slika 2.2: Časovni potek fluksa in inducirane napetosti 3

Slika 2.3: Inducirani napetosti enofaznega komutatorskega stroja: 4

Slika 2.4: Vrtilni moment enofaznega komutatorskega stroja 5

Slika 2.5: Sklop za komutacijo 6

Slika 2.6: Trije karakteristični trenutki pri komutaciji 7

Slika 3.1: Sekljalnik BOSCH CNCM20 8

Slika 3.2: Testni motor MCM4 electronic z reduktorjem 9

Slika 3.3: Stikalo s stopnjami M-0/off-1-2 10

Slika 4.1: Merilni sistem 13

Slika 5.1: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo 1 14

Slika 5.2: Napetosti in tokovi pri vklopu v 1 in nato v 2 stopnjo 15

Slika 5.3: Napetosti in tokovi pri preklopu iz 1 v 2 stopnjo 15

Slika 5.4: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo M 16

Slika 5.5: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo min 17

Slika 5.6: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo max 17

Slika 5.7: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo max 18

Slika 5.8: Grafični prikaz meritve prostega teka 19

Slika 5.9: Grafični prikaz obremenitve pri direktnem napajanju 20

Slika 5.10: Grafični prikaz obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 1 21

Slika 5.11: Grafični prikaz obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 2 22

Page 20: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Slika 5.12: Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja M 23

Slika 5.13: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja min 25

Slika 5.14: Obremenitev brezstopenjski napajalnik srednja stopnja 26

Slika 5.15: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja max 27

Slika 5.16: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja M 28

Slika 5.17: Preizkus kratkega stika 29

Slika 5.18: Temperature pri kratkem stiku 31

Slika 5.19: Potek električnih veličin v predpisanem režimu obratovanja 32

Slika 5.20: Grafični prikaz temperatur v predpisanem režimu obratovanja 32

Slika 5.21: Določitev mehanskih izgub brez ventilatorja 33

Slika 5.22: Določitev mehanskih izgub z ventilatorjem 34

Slika 5.23: Grafični prikaz rotorske inducirane napetosti 35

Page 21: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

KAZALO TABEL

Tabela 3.1: Nazivni podatki testnega motorja s prestavo 9

Tabela 3.2: Nazivni podatki testnega motorja brez reduktorja 9

Tabela 5.1: Meritev prostega teka 19

Tabela 5.2: Meritev obremenitve pri direktnem napajanju. 20

Tabela 5.3: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 1 21

Tabela 5.4: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 2 23

Tabela 5.5: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji M 24

Tabela 5.6: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji min 25

Tabela 5.7: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v srednji stopnji 26

Tabela 5.8: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji max 27

Tabela 5.9: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji M 28

Tabela 5.10: Električne veličine pri kratkem stiku 29

Tabela 5.11: Najvišje izmerjene temperature pri kratkem stiku 31

Tabela 5.12: Rezultati meritev inducirane napetosti v rotorju 35

Page 22: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic
Page 23: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Uvod 1

Diplomska naloga Primož Škrablin

1. Uvod

V današnjem času se v večini primerov skoraj izključno uporabljajo univerzalni motorji za

pogon malih gospodinjskih aparatov. Ime univerzalni motor je dobil, ker ga je mogoče

priključiti tako na izmenično, kot tudi enosmerno napetost. Mali univerzalni motor ne

potrebuje kompenzacijskega navitja, niti komutacijskih polov, kar je prednost pri ceni

izdelave. Velika prednost je tudi velik zagonski vrtilni moment, kar je zelo pomembno v

primeru zagona polnega mešalnika, saj se v primeru premajhnega zagonskega vrtilnega

momenta motor nebi zavrtel, in bi ostal v kratkem stiku.

Tako je v tej diplomski nalogi analizirano delovanje univerzalnega motorja za pogon v malih

gospodinjskih aparatih. Cilj je bil analizirati in prikazati rezultate dogajanj znotraj predpisanih

intervalov obratovanja, zato smo na testnem motorju mešalnika opravili preizkuse prostega

teka, kratkega stika in preizkus obremenitve znotraj predpisanega obratovalnega cikla.

Opravili smo še določitev izgub trenja v reduktorju, in določitev inducirane napetosti na

ščetkah. Vse meritve smo opravljali z dvema tipoma napajalnikov, ki sta vgrajena v mešalnik.

Pri prvem tipu smo imeli vklop v položaj M-off-1-2, pri drugem tipu pa je imel napajalnik

brezstopenjsko regulacijo off-max, ter stopnjo M. Meritve časovnih potekov toka in napetosti

smo izvedli pri vklopu v vse položaje, ker nas je zanimalo na kakšen način napajalnika

znižujeta napetost in s tem vrtljaje. Meritev nismo mogli opravljati z motorjem v ohišju

mešalnika, ker ga ni mogoče vpeti na merilno mesto, zato smo ga za potrebe meritev

odstranili iz ohišja. Ker motor med meritvami ni bil v ohišju, rezultati segrevanja in ohlajanja

niso bili povsem realni.

Na te zastavljene cilje so v diplomski nalogi podani odgovori, dobljeni na podlagi rezultatov

in meritev. Vso delo in meritve smo opravili v Laboratoriju za električne stroje (LABES) na

Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Univerze v Mariboru.

Page 24: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

2 Univerzalni motor

Primož Škrablin

2. Univerzalni motor

V tem poglavju predstavljena teorija velja za univerzalne motorje, ki lahko delujejo z

enosmerno ali izmenično napetostjo. V diplomski nalogi bo analizirano delovanje

univerzalnega motorja, ki se uporablja v malih gospodinjskih aparatih. Na začetku je

predstavljen splošen opis, način spreminjanja števila vrtljajev in komutacija. Nato sledi

podroben opis motorja ki je uporabljen v diplomski nalogi.

2.1 Splošen opis univerzalnega motorja

Univerzalni motor je sestavljen iz treh pomembnih delov. Vzbujalno navitje (pole) ima

nameščene na statorju, navitje kotve (glavno navitje) pa na rotorju. Na rotorju je nameščen

tudi komutator po katerem drsijo ščetke. Ko priključimo na vzbujalno navitje izmenično

napetost bo tudi glavni fluks izmeničen.

U~

vN

g

Slika 2.1: Univerzalni motor v serijski vezavi

Univerzalni motorji so vezani v serijsko vezavo (vzbujalno navitje in ščetke zaporedno) ker

samo v tem primeru dobimo največji zagonski moment (slika 2.1). Vrtilni moment je največji

ker sta bremenski tok in vzbujalni magnetni pretok motorja v fazi, kar je značilno za serijsko

vezavo, saj bremenski tok teče tudi skozi vzbujalno navitje, kar je razvidno iz slike 2.2 . Te

motorje lahko priključimo na enosmerno in izmenično napetost, prav tako pa motor ne rabi

kompenzacijskega navitja niti komutacijskih polov.

Page 25: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Univerzalni motor 3

Diplomska naloga Primož Škrablin

2.2 Inducirane napetosti univerzalnega motorja

Ko priključimo na vzbujalno navitje izmenično napetost, bo posledično tudi glavni fluks

izmeničen (t)g kot je razvidno na sliki 2.2

Pri vrtenju rotorja z n vrtljaji dobimo na ščetkah gibalno (rezalno) oziroma rotacijsko

napetost re , ki ima podobno obliko kot fluks g . Ta napetost je izmenična tako kot glavni

fluks in je z njim v fazi [1].

re

g

t

Slika 2.2: Časovni potek fluksa in inducirane napetosti

Gibalno inducirano napetost dobimo iz enačbe [1]:

a g4E pnN (2.1)

Namesto palic " "z vstavimo efektivne ovoje kotve a / (4 )N z a (kjer je a število paralelnih

vej polovice oboda univerzalnega motorja), za glavno polje, ki je pri univerzalnem motorju

izmenično, ter zamenjamo fluks z njegovo amplitudno (temensko) vrednostjo. Pri inducirani

napetosti nas zanima efektivna vrednost, zato jo delimo s 2 [1].

Tako dobimo prirejeno enačbo za gibalno inducirano napetost:

r a gˆ2 2E pnN (2.2)

kjer je p število polovnih parov, n število vrtjajev, aN efektivni ovoji kotve in

g amplitudna (temenska) vrednost fluksa.

Izmenično polje nam po faradayevem zakonu v navitju kotve inducira tudi transformatorsko

napetost, ki je neodvisna od tega ali se rotor vrti ali miruje.

Efektivna vrednost transformatorske napetosti:

Page 26: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

4 Univerzalni motor

Primož Škrablin Diplomska naloga

t a n g

2 ˆ2

E fN f

(2.3)

Kjer je f omrežna frekvenca in nf faktor navitja.

Če poenostavimo in rečemo da imamo neskončno število utorov v kotvi je faktor navitja

n 2 /f , tako dobimo enačbo z naslednjo obliko:

t a n gˆ2 2E fN f (2.4)

V primeru ko se rotor vrti sinhrono velja da je frekvenca f pn , takrat je gibalna napetost

enaka transformatorski enačbi r tE E .

a) b)

rE

tE

Slika 2.3: Inducirani napetosti enofaznega komutatorskega stroja:

a) Gibalna napetost

b) Transformatorska napetost

Trasformatorska napetost na delovanje stroja nima vpliva, če so ščetke v nevtralni coni, vpliv

je če so ščetke izven nevtralne cone, sicer transformatorska napetost vpliva le na komutacijo.

2.3 Izračun vrtilnega momenta

Vrtilni moment enofaznega komutatorskega stroja izračunamo po enačbi:

m g( ) ( ) ( )M t k t i t (2.5)

Pri izmeničnem toku in fluksu, ki imata fazni premik velja:

( ) 2 sini t I t (2.6)

Page 27: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Univerzalni motor 5

Diplomska naloga Primož Škrablin

gˆ( ) sin( )g t t (2.7)

Iz zgornjih enačb in z upoštevanjem trigonometrijske transformacije za produkt dveh sinusov

je izraz za trenutno vrednost vrtilnega momenta:

mgˆ( ) (cos cos(2 ))

2

kM t I t (2.8)

Iz dobljene enačbe je razvidno da ima vrtilni moment motorja dve komponenti, pomembna je

predvsem srednja vrednost vrtilnega momenta srM

msr g

ˆ cos2

kM I

(2.9)

( )I t( )M t

g ( )tsrM

t

Slika 2.4: Vrtilni moment enofaznega komutatorskega stroja

Vrtilni moment izmeničnega stroja je za 2 manjši od vrtilnega momenta enosmernega

stroja:

cos

2M M

(2.10)

Z upoštevanjem fluksa g iz enačbe (2.2) ter da je a / (4 )N z a in m / (2 )k pz a dobimo

vrednost vrtilnega momenta:

r

m

cosE

M I

(2.11)

Sedaj lahko izračunamo mehansko moč motorja:

m r cosP M E I (2.12)

Page 28: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

6 Univerzalni motor

Primož Škrablin Diplomska naloga

2.4 Komutacija

2.4.1 Komutator

Pri večini komutatorjev so lamele iz bakra. Med seboj in proti stroju so električno izolirane.

Mali komutatorji za motorje malih moči imajo lamele vezane s plastično maso. Na lamele se

priključijo dovodi tuljav [1].

2.4.2 Ščetke

Ščetke ustvarjajo stik med mirujočimi sponkami stroja in vrtečim rotorjem. Ščetke se delijo

glede na vrsto materiala in postopek izdelave.

2.4.3 Držala ščetk

Držala so večinoma izvedena za radialno držanje ščetk na komutator. Konstrukcija držala

mora omogočati konstanten pritisk ščetke na komutator, neodvisno od njene obrabljenosti [1].

vzmet

lamela

komutatorja

izolacija

držalo

ščetka

Slika 2.5: Sklop za komutacijo

Pri tuljavi ki leži v nevtralni coni pride pri prehodu iz polja enega pola v polje drugega pola

do spremembe smeri inducirane napetosti. Zaradi tega se v tuljavi menja tudi smer toka, pri

prehodu, ko je ščetka na obeh lamelah so le te med seboj kratko sklenjene. V tem času mora

tok kratko vezane tuljave pasti na nič in nato narasti v nasprotno smer. Včasih se zgodi da tok

v času komutacije ne spremeni smeri , lamela tuljave pa zapusti ščetko. V tem primeru se

pojavi iskra, ki vzdržuje kratek stik dokler sprememba smeri toka ni končana [1].

Page 29: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Univerzalni motor 7

Diplomska naloga Primož Škrablin

caI caI

I

kv

kt T

a)

12

2 1

2 1

caI caI

I

kv

0t

icaI caI

I

kv

t t

b)

c)

tb

Slika 2.6: Trije karakteristični trenutki pri komutaciji

Trajanje komutacije kT je mnogo krajše od periode izmeničnega toka s frekvenco 50Hz. Tok

se po komutaciji spreminja po sinusoidi torej ostaja izmeničen.

Problem pri komutaciji izmeničnih strojev je dodatna napetost transformacije tE ki se

inducira v tuljavi, ko ta komutira. Pri tem nastane tudi napetost samoindukcije kot pri

enosmernem stroju. To je mogoče kompenzirati s komutacijskimi poli, transformatorske

napetosti pa ni mogoče kompenzirati in nam zato še dodatno slabša komutacijo.

Transformatorska napetost je maksimalna v smeri ščetk, in zato največja v tuljavi ki komutira,

ker ta objema celotni glavni fluks [1].

Page 30: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Predstavitev testnega motorja 8

Primož Škrablin

3. Predstavitev testnega motorja

V diplomski nalogi se uporablja testni motor MCM4 electronic, ki je vgrajen v sekljalnik

BOSCH CNCM20 in CNCM21 proizvajalca BSH hišni aparati. V nadaljevanju so

predstavljeni nazivni podatki in vezalna shema testnega motorja.

Slika 3.1: Sekljalnik BOSCH CNCM20

Page 31: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Predstavitev testnega motorja 9

Diplomska naloga Primož Škrablin

Slika 3.2: Testni motor MCM4 electronic z reduktorjem

3.1 Nazivni podatki

V tabeli 3.1 so prikazani nazivni podatki testnega motorja MCM4 electronic z prigrajenim

reduktorjem.

Tabela 3.1: Nazivni podatki testnega motorja s prestavo

(V)U N (A)I N (Nm) M 1

N (min )n cos

240 1,87 1,5 1300 0,95

V tabeli 3.1 so podani vrtljaji Nn in navor NM s prestavo reduktorja, ki znaša 8,5. Nazivni

podatki brez prestave reduktorja so prikazani v tabeli 3.2.

Tabela 3.2:Nazivni podatki testnega motorja brez reduktorja

(V)U N (A)I N (Nm) M 1

N (min )n cos

240 1,87 0,176 11050 0,95

Page 32: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

10 Predstavitev testnega motorja

Primož Škrablin Diplomska naloga

3.2 Vezalna shema testnega motorja

Uporabljali smo dva modela sekljalnikov, katera se ločita po načinu napajanja testnega

motorja. V prvem primeru ima pri sekljalniku BOSCH CNCM20 napajalnik stopnje M-0/off-

1-2 (slika 3.3) pri katerih na stopnji 1 napajalnik deluje tako, da poreže polperiode napetosti

na motorju (slika 3.4), v stopnjah 2 in M pa deluje z polno močjo (slika 3.5). Stopnja M se od

stopnje 2 razlikuje v tem, da se nam stikalo iz stopnje M samodejno vrne v položaj 0/off ko ga

spustimo, pri stopnji 2 pa trajno obratuje. Napetost nu in tok

ni predstavljata napajalno

napetost in tok, mu ter mi pa napetost in tok na motorju.

Slika 3.3: Stikalo s stopnjami M-0/off-1-2

-16

-11

-6

-1

4

9

14

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

t(ms)

u(V) i(A)

Slika 3.4: Časovni poteki toka pri obratovanju sekljalnika v stopnji 1

Page 33: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Predstavitev testnega motorja 11

Diplomska naloga Primož Škrablin

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 3.5: Časovni poteki toka pri obratovanju sekljalnika v stopnji 2 ali M

V drugem primeru pa ima napajalnik sekljalnika BOSCH CNCM21 brezstopenjsko regulacijo

off-max (slika 3.6), ter stopnjo M za direktni vklop. Pri vklopu iz položaja min-max nam

elektronika prekinja napetost na motorju in s tem regulira vrtljaje motorja (slika3.7).

Slika 3.6: Stikalo s stopnjami M-0/off-min-max

Page 34: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

12 Predstavitev testnega motorja

Primož Škrablin Diplomska naloga

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

20 70 120 170 220 270

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 3.7: Časovni potek toka pri vklopu sekljalnika iz položaja 0/off do položaja max

Page 35: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

13 Opis merilnega sistema

Primož Škrablin Diplomska naloga

4. Opis merilnega sistema

Za opravljanje meritev na testnem motorju je potrebno uporabiti ustrezen merilni sistem. Tako

bo v tem poglavju predstavljen celoten opis merilnega mesta, načini preskušanja, ter

predstavitev rezultatov meritev.

4.1 Opis merilnega sistema

Merilni sistem za meritev univerzalnega motorja je prikazan na sliki 4.1. Za napajanje

merjenega motorja se uporablja avtotransformator. Zavorni dinamometer je uporabljen za

obremenitev merjenega motorja in je sestavljen iz sinhronskega stroja, ki je napajan s

pretvornikom in iz senzorja vrtilnega momenta. Da lahko nastavljamo delovno točko na

karakteristiki vrtilnega momenta merjenega motorja, je potrebno spreminjati vrtljaje s

pomočjo spreminjanja pritisnjene napetosti z avtotransformatorjem. Za merjenje temperatur

na motorju pri kratkem stiku se uporabljajo termočleni.

Zavora

GPIBvmesnik

Analizator moči

NORMA D 6100 M

pretvornik

Testni motor

NI Fieldpoint FP-120s termočleni (tip J)

Avtotransformator

BOSCH-

Napajalnik

PC računalnik

Slika 4.1: Merilni sistem

Z analizatorjem moči, ki z osebnim računalnikom in drugimi instrumenti komunicira preko

GPIB vodila, lahko merimo in zajamemo električne in mehanske veličine, kot so napetost,

tok, moč in vrtilni moment. Osebni računalnik skupaj s programskim paketom Motor.exe

služi za nadaljnjo analizo izmerjenih vrednosti in predstavlja nadzorno enoto celotnega

merilnega sistema [2].

Page 36: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

14 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

5. Meritve

Za testni motor so bile opravljene naslednje meritve: časovni poteki napetosti in tokov pri

vklopu, prosti tek, obremenitev pri vseh načinih vklopa, kratek stik 30s po IEC, mehanske

izgube z in brez ventilatorja, segrevanje, cikel in meritev inducirane napetosti v rotorju. V

nadaljevanju so podani grafični in tabelarični prikazi meritev električnih veličin, segrevanja in

mehanskih izgub.

5.1 Časovni poteki napetosti in tokov pri dvostopenjskem napajalniku

5.1.1 Vklop v stopnjo 1

Pri vklopu iz položaja 0/off v stopnjo 1 nam dvostopenjski napajalnik poreže polovico

napajalne napetosti nu (polvalno usmerjanje), tako da je pritisnjena napetost na sponkah

motorja mu samo polovica periode napetosti nu . Posledično je tudi tok, ki teče v navitje

motorja samo polovica periode toka, ki bi tekel brez rezanja napetosti. Na spodnjem grafu

(slika 5.1) je lepo razviden tok mi ,ki teče skozi motor in pada od zagonskega proti

nazivnemu. Ker je napajalnik vezan zaporedno je napajalni tok ni enak toku mi , ki teče skozi

motor.

-16

-11

-6

-1

4

9

14

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 50 100 150 200 250

un(A)

um(A)

in(A)

im(A)

t(ms)

u(V) i(A)

Slika 5.1: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo 1

Page 37: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 15

Diplomska naloga Primož Škrablin

5.1.2 Vklop v 1 in nato v 2 stopnjo

Pri vklopu v stopnjo 1 in nato v stopnjo 2 je lepo razviden zagonski tok mi , ter polvalno

usmerjanje napetosti mu . Pri vklopu v stopnjo 2 motor obratuje pri polni napetosti

m nu u ,

posledično tudi tok mi ni več rezan (slika 5.2).

-14

-9

-4

1

6

11

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 5.2: Napetosti in tokovi pri vklopu v 1 in nato v 2 stopnjo

5.1.3 Preklop iz stopnje 1 v stopnjo 2

Pri preklopu iz stopnje 1 v stopnjo 2 je lepo razvidno polvalno usmerjanje napetosti mu , in

posledično polovico manjši tok mi . Pri vklopu v stopnjo 2 motor obratuje pri polni napetosti

m nu u , posledično tudi tok mi ni več rezan (slika 5.3).

-3

-2

-1

0

1

2

3

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

i(A)u(V)

t(ms)

Slika 5.3: Napetosti in tokovi pri preklopu iz 1 v 2 stopnjo

Page 38: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

16 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

5.1.4 Vklop v stopnjo M pri dvostopenjskem napajalniku

Pri vklopu v stopnjo M je na sponkah motorja v trenutku polna napetost m nu u , kar je

enako, kot da bi motor napajali direktno iz omrežja. Iz grafa je tudi lepo razvidno kako tok

pada od zagonskega proti nazivnemu (slika 5.4).

-15

-10

-5

0

5

10

15

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 5.4: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo M

5.2 Časovni poteki napetosti in tokov pri brezstopenjskem napajalniku

5.2.1 Vklop v položaj min

Pri vklopu v položaj min brezstopenjski napajalnik poreže vrhove napetosti v pozitivni in

negativni polperiodi, tako je napetost mu veliko nižja od nazivne napetosti nu na napajalniku.

Posledično je tudi tok skozi motor mi manjši in zaradi tega nižji vrtljaji motorja.

Brezstopenjski napajalnik ima tudi senzor vrtljajev, zato spreminja velikost napetosti, in s tem

prilagodi vrtljaje glede na obremenitev motorja v mešalniku.

Page 39: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 17

Diplomska naloga Primož Škrablin

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 50 100 150 200 250

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 5.5: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo min

5.2.2 Vklop v položaj max

Pri vklopu v položaj max brezstopenjski napajalnik postopoma poneha rezati vrhove

pozitivne in negativne polperiode napetosti nu , posledično tok mi ni več prekinjan in se

vrtljaji povišajo do nazivnih (slika 5.6).

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

20 70 120 170 220 270

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 5.6: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo max

Page 40: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

18 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

5.2.3 Vklop v položaj M pri brezstopenjskem napajalniku

Pri vklopu v položaj M nam brezstopenjski napajalnik v času 15 period preneha rezati

napetost mu , tako da je napetost

m nu u in motor obratuje s polnimi vrtljaji (slika 5.7).

-15

-10

-5

0

5

10

15

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400

un(V)

um(V)

in(A)

im(A)

u(V) i(A)

t(ms)

Slika 5.7: Napetosti in tokovi pri vklopu v stopnjo max

5.3 Prosti tek

Z meritvijo prostega teka dobimo podatke o izgubah v vzbujalnem navitju, izgubah v železu

motorja, izgubah trenja in ventilacije in izgube v reduktorju. Meritev prostega teka se izvaja

tako, da na neobremenjeni testni motor najprej priključimo vir spremenljive napetosti

konstantne frekvence in napetost spreminjamo po korakih približno od 0,2 do 1,2 NU ,

oziroma do maksimalnih vrtljajev 1

max 20000minn (pri prostem teku so vrtljaji podani brez

prestave reduktorja, ker so bili merjeni na zadnji strani pri ventilatorju). Izmerjene električne

veličine (tabela 5.1) izrišemo v ustrezen graf (slika 5.8). Meritev prostega teka smo opravili

pri frekvenci 50Hz z ventilatorjem in brez elektronske regulacije.

Page 41: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 19

Diplomska naloga Primož Škrablin

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

50

100

150

200

250

300

0 5000 10000 15000 20000

P(W)U(V)

P1(W)

U(V)

I(A)

cos fi

I(A)cos fi

n(1/min)

Slika 5.8: Grafični prikaz meritve prostega teka

Tabela 5.1: Meritev prostega teka

(V)U (A)I 1 (W)P cos 1(min )n

60 0,5712 26,35 0,77 2100

80 0,5935 43,60 0,92 5070

100 0,6191 58,27 0,93 7237

120 0,6608 74,58 0,94 8824

140 0,7200 95,05 0,94 10450

160 0,7438 113,50 0,95 11950

180 0,7835 135,37 0,96 13480

200 0,8297 159,93 0,96 14902

220 0,8664 185,15 0,97 16344

230 0,8775 195,86 0,97 17050

240 0,8823 206,25 0,97 17791

260 0,9279 234,59 0,97 19000

280 0,9601 260,02 0,97 20016

Page 42: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

20 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

5.4 Obremenitev

Z meritvijo obremenitve motorja dobimo vrednosti o nazivnem toku, izkoristku in mehanski

moči. Meritev obremenitve poteka tako, da testni motor priključimo na nazivno napetost NU

s konstantno frekvenco in s pomočjo zavore obremenjujemo po korakih od 0,2 do 1,8 NM .

Izmerjene električne veličine izrišemo na ustrezni graf. Meritev obremenitve smo opravili z

obema napajalnikoma in pri vseh stopnjah ter pri nazivni oddani moči P iz grafa (slika 5.9)

odčitali vrednosti električnih veličin. Meritev je opravljena z reduktorjem brez napajalnika.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1 2 3 4 5 6

M(Nm)

n(1/min)

P1(W)

P(W)

izkoristek

I(A)

cos fi

P(W)

n(1/min)

izkoristek

I(A)

cos fi

Slika 5.9: Grafični prikaz obremenitve pri direktnem napajanju

Tabela 5.2: Meritev obremenitve pri direktnem napajanju.

(Nm)M (A)I 1 (W)P (V)U 1(min )n cos (W)P

5,2925 3,77 761,5 228,76 637 0,88 353,1 46,3

4,5395 3,61 740,0 230,59 680 0,89 323,2 43,6

4,081 3,49 719,2 231,15 724 0,89 309,4 43,2

3,5345 3,29 684,7 230,63 809 0,90 299,4 43,7

3,0085 2,98 626,1 230,81 906 0,91 285,4 45,5

Page 43: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 21

Diplomska naloga Primož Škrablin

2,6145 2,67 564,4 230,94 1006 0,91 275,4 48,7

2,0355 2,26 484,8 231,2 1168 0,92 248,9 51,3

1,494 1,87 404,4 231,42 1323 0,93 206,9 51,1

1,0015 1,51 328,4 231,54 1479 0,93 155,1 47,2

0,5095 1,18 258,9 231,65 1688 0,95 90,2 34,7

5.4.1 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja 1

Pri obremenitvi v stopnji 1 stopenjski napajalnik poreže polovico amplitude napetosti nU , in s

tem povzroči, da motor obratuje z manjšimi vrtljaji n . Izkoristek je v tem primeru slab saj

znaša pri nazivnem toku 43,5%.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1 2 3 4

M(Nm)

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P

Izkoristek

I(A)

cos fi

U(V)

P(W)

n(1/min)

I(A)

cos fi

Slika 5.10: Grafični prikaz obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 1

Tabela 5.3: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 1

(Nm)M n (V)U m (V)U (A)I n (W)P m (W)P 1(min )n cos (W)P

0,2015 229,85 161,70 1,00 153,9 153,3 1513 0,67 31,9 20,7

0,501 230,02 161,70 1,29 195,4 194,6 1329 0,66 69,7 35,7

0,8225 229,79 161,37 1,59 239,5 238,3 1176 0,66 101,3 42,3

1,0865 230,53 161,91 1,82 274,3 272,8 1048 0,65 119,2 43,5

Page 44: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

22 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

1,4135 230,86 162,32 2,13 318,9 316,9 898 0,65 132,9 41,7

1,705 230,72 162,33 2,37 353,7 352,8 782 0,65 139,6 39,5

2,002 230,42 162,06 2,52 376,3 376,5 689 0,65 144,4 38,4

2,2935 230,2 161,89 2,63 392,8 391,1 588 0,65 141,2 35,9

2,606 230,23 161,89 2,73 405,8 403,9 508 0,65 138,6 34,2

2,8885 230,35 161,99 2,80 415,2 413,5 438 0,64 132,5 31,9

3,299 230,17 161,79 2,87 424,0 422,4 358 0,64 123,7 29,2

5.4.2 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja 2

Pri obremenitvi v stopnji 2 motor deluje z polno močjo, to pomeni da je napetost na

napajalniku nU skoraj enaka kot napetost na sponkah motorja mU . Majhen padec napetosti

povzroči napajalnik zaradi lastnih izgub. Izkoristek motorja pri nazivni obremenitvi je 52,6.

Rezultati so razvidni v tabeli 5.4.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

M(Nm)

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P

Izkoristek

I(A)

cos fi

I(A)

cos fi

Slika 5.11: Grafični prikaz obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 2

Page 45: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 23

Diplomska naloga Primož Škrablin

Tabela 5.4: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji 2

(Nm)M n (V)U

m (V)U (A)I n (W)P

m (W)P 1(min )n cos (W)P

0,1985 229,77 228,61 0,99 216,8 215,9 1825 0,95 37,9 17,4

0,5085 230,71 229,49 1,20 260,9 259,7 1671 0,94 88,9 34,1

0,801 230,37 229,09 1,4 305,7 304,2 1536 0,93 128,8 42,1

1,092 230,33 228,99 1,62 345,5 343,7 1435 0,92 164,1 47,4

1,4115 230,49 229,09 1,84 392,4 390,1 1357 0,92 200,5 51,1

1,677 230,42 228,97 2,04 433,1 430,5 1280 0,92 224,7 51,8

1,992 230,45 228,91 2,25 476,1 473,1 1202 0,91 250,7 52,6

2,29 230,28 228,68 2,46 519,2 515,6 1132 0,91 271,4 52,2

2,597 230,17 228,53 2,68 561,3 557,2 1074 0,90 292,0 52,0

2,9015 230,22 228,46 2,95 616,5 611,7 1022 0,90 310,5 50,3

5.4.3 Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja M

Rezultati meritev obremenitve v stopnji M so skoraj enaki kot v stopnji 2, saj motor deluje z

polno napetostjo, enako kot v stopnji 2.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

M(Nm)

Um(V)

n(1/min)

Pn(W)

P(W)

izkoristek

Un(V)

I(A)

cos fi

I(A)

cos fi

Slika 5.12: Obremenitev stopenjski napajalnik stopnja M

Page 46: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

24 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

Tabela 5.5: Meritev obremenitve pri stopenjskem napajalniku v stopnji M

(Nm)M n (V)U

m (V)U (A)I n (W)P

m (W)P 1(min )n cos (W)P

0,2115 230,45 229,3 0,99 218,2 217,3 1822 0,96 40,4 18,5

0,5125 230,56 229,35 1,20 262,3 261,¸1 1668 0,94 89,5 34,1

0,802 230,5 229,24 1,40 303,2 301,7 1544 0,94 129,7 42,8

1,0855 230,57 229,27 1,59 342,1 340,2 1438 0,93 163,5 47,8

1,4245 230,25 228,89 1,78 381,8 379,6 1360 0,93 202,9 53,1

1,693 230,03 228,57 2,02 428,9 426,4 1268 0,92 224,8 52,4

2,0245 231,06 229,53 2,28 484,6 481,4 1180 0,92 250,2 51,6

2,313 230,54 228,95 2,49 527,5 523,9 1103 0,92 267,2 50,6

2,647 230,14 228,48 2,74 574,7 570,5 1035 0,91 286,9 49,9

2,9135 230,18 228,42 2,95 616,3 611,4 998 0,91 304,5 49,4

5.4.4 Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja min

Pri obremenitvi v stopnji min brezstopenjski napajalnik regulira vrtljaje tako, da reže vrhove

pozitivne in negativne polperiode napetosti mU . Ko smo z zavoro zmanjševali vrtljaje

motorja, in smo dosegli vrtljaje 1171n 1(min ) , sta začela navor M in tok I naraščati,

napajalnik je pa prenehal rezati napetost. Izkoristek motorja je dosegel 53,4. Rezultati meritev

so podani v tabeli 5.6.

Page 47: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 25

Diplomska naloga Primož Škrablin

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

M(Nm)

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P

Izkoristek

I(A)

cos fi

I(A)

cos fi

Slika 5.13: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja min

Tabela 5.6: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji min

(Nm)M n (V)U m (V)U (A)I n (W)P m (W)P 1(min )n cos (W)P

0,043 230,83 46,54 0,10 4,7 3,4 1180 0,20 2,4 50,7

2,009 230,75 224,47 2,31 473,2 468,9 1171 0,89 246,4 52,1

2,302 230,35 225,08 2,49 508,7 504,1 1127 0,89 271,7 53,4

2,602 230,11 225,01 2,69 546,3 541,2 1070 0,88 291,5 53,4

2,966 230,40 225,46 2,94 597,8 592,0 1010 0,88 313,7 52,5

5.4.5 Obremenitev brezstopenjski napajalnik srednja stopnja

Obremenitev v srednji stopnji je podobna kot stopnja min, razlika je v tem, da napajalnik

preneha rezati napetost mU pri vrtljajih 1429n 1(min ) . Rezultati meritev so podani v tabeli

5.7.

Page 48: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

26 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

M(Nm)

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P(W)

Izkoristek

I(A)

cos fi

I(A)

cos fi

Slika 5.14: Obremenitev brezstopenjski napajalnik srednja stopnja

Tabela 5.7: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v srednji stopnji

(Nm)M n (V)U m (V)U (A)I n (W)P m (W)P 1(min )n cos m (W)P

0,0460 230,35 90,07 0,24 18,9 17,6 1438 0,34 6,9 36,6

1,0885 230,64 221,3 1,64 335,3 332,3 1429 0,89 162,9 48,6

1,4225 230,31 224,74 1,87 388,6 385,1 1339 0,90 199,5 51,3

1,6995 230,26 224,69 2,06 426,9 423,2 1250 0,90 222,5 52,1

2,06 229,99 224,66 2,34 479,3 474,9 1150 0,89 248,1 51,6

2,283 229,84 224,65 2,47 504,8 500,2 1104 0,89 263,9 52,3

2,5985 229,85 224,72 2,68 543,9 538,8 1053 0,88 286,5 52,7

2,929 229,72 224,69 2,92 592,6 586,8 999 0,88 306,4 51,7

5.4.6 Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja max

Pri stopnji max motor deluje brez rezanja napetosti mU na napajalniku, kar pomeni, da motor

deluje s polno močjo in polnimi vrtljaji. Rezultati so podani v tabeli 5.8.

Page 49: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 27

Diplomska naloga Primož Škrablin

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P

Izkoristek

I(A)

cos fi

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

I(A)

cos fi

M(Nm)

Slika 5.15: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja max

Tabela 5.8: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji max

(Nm)M n (V)U m (V)U (A)I n (W)P m (W)P 1(min )n cos (W)P

0,2125 230,37 224,42 1,03 221,8 219,6 1826 0,93 40,6 18,3

0,496 230,32 224,43 1,22 259,1 256,7 1675 0,92 87,0 33,6

0,8025 229,85 224,03 1,43 300,1 297,4 1532 0,91 128,7 42,9

1,108 230,21 224,51 1,65 343,8 340,8 1425 0,91 165,3 48,1

1,4185 230,56 225,02 1,86 386,7 383,3 1329 0,90 197,4 51,1

1,7435 230,62 225,19 2,09 431,3 427,4 1240 0,89 226,4 52,5

2,0045 230,38 225,05 2,27 467,1 462,9 1178 0,89 247,3 52,9

2,3075 230,32 225,19 2,48 507,1 502,5 1108 0,89 267,7 52,8

2,5875 230,74 225,68 2,67 546,0 540,9 1054 0,88 285,6 52,3

2,9165 230,61 225,9 2,90 590,2 584,5 1001 0,88 305,7 51,8

5.4.7 Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja M

Obremenitev v stopnji M je skoraj enaka, saj motor deluje brez rezanja napetosti, enako kot v

stopnji max. Rezultati so podani v tabeli 5.9.

Page 50: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

28 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Un(V)

Um(V)

Pn(W)

n(1/min)

P

Izkoristek

I(A)

cos fi

U(V)

P(W)n(1/min)

izkoristek

M(Nm)

I(A)

cos fi

Slika 5.16: Obremenitev brezstopenjski napajalnik stopnja M

Tabela 5.9: Meritev obremenitve pri brezstopenjskem napajalniku v stopnji M

(Nm)M n (V)U m (V)U (A)I n (W)P m (W)P 1(min )n cos m (W)P

0,214 230,72 224,70 1,04 222,9 220,8 1865 0,93 41,8 18,7

0,5185 230,77 224,83 1,24 264,1 261,7 1702 0,92 92,4 34,9

0,8225 230,53 224,72 1,45 306,2 303,5 1563 0,91 134,6 43,9

1,136 230,58 224,92 1,66 347,6 344,6 1448 0,91 172,3 49,6

1,416 230,53 225,01 1,87 387,1 383,6 1352 0,90 200,5 51,8

1,586 230,25 224,61 1,98 411,7 408,1 1277 0,90 212,1 51,5

2,0865 230,06 224,54 2,31 473,5 469,2 1164 0,89 254,3 53,7

2,3055 230,27 225,26 2,45 499,5 494,9 1128 0,88 272,3 54,5

2,6345 229,94 224,92 2,67 541,2 536,1 1054 0,88 290,8 53,7

2,893 231,05 226,17 2,85 581,5 575,9 1027 0,88 311,1 53,5

Page 51: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 29

Diplomska naloga Primož Škrablin

5.5 Kratek stik

Pri kratkem stiku smo zavrli rotor na sponke motorja pa smo priključili nazivno napetost.

Kratek stik smo opravljali po standardu IEC kjer mora motor zdržati v kratkem stiku 30 s, po

končanem preizkusu pa ne sme imeti trajnih posledic. Prav tako smo merili temperature v

vzbujalnem navitju in v železnem jedru motorja. Rezultati meritev so podani v tabeli 5.10.

0

2

4

6

8

10

12

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 5 10 15 20 25 30 35

Um(V)

Pm(W)

I(A)

M(Nm)

cos fi

t(s)

U(V)

P(W)

I(A)

M(Nm)cos fi

Slika 5.17: Preizkus kratkega stika

Tabela 5.10: Električne veličine pri kratkem stiku

(s)t m (V)U (A)I m (W)P (Nm)M cos

0 239,67 6,59 855,4 0,07 0,54

1,35 237,38 8,63 1535,8 5,45 0,75

2,7 237,71 8,27 1489,9 9,66 0,76

4,05 237,77 7,93 1435,2 9,38 0,76

5,4 238,27 7,72 1410,1 9,14 0,77

6,75 239,85 7,54 1393,8 9,06 0,77

8,1 239,94 7,31 1358,2 8,92 0,77

9,45 240,04 7,13 1330,2 8,78 0,78

10,8 240,14 6,98 1309,4 8,67 0,78

12,15 240,16 6,89 1297,6 8,56 0,78

Page 52: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

30 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

13,5 240,33 6,74 1277,2 8,49 0,79

14,85 240,39 6,60 1254,2 8,37 0,79

16,2 240,34 6,52 1244,7 8,30 0,79

17,55 240,32 6,39 1222,2 8,21 0,80

18,9 240,48 6,30 1208,9 8,12 0,80

20,25 240,45 6,18 1189,5 8,04 0,80

21,6 240,35 6,11 1177,1 7,94 0,80

22,95 240,45 6,01 1162,0 7,89 0,80

24,3 240,45 5,95 1152,1 7,81 0,81

25,65 240,59 5,88 1141,9 7,75 0,81

27 240,53 5,81 1131,2 7,70 0,81

28,35 240,55 5,75 1119,4 7,63 0,81

29,7 240,66 5,70 1113,0 7,57 0,81

31,05 242,96 3,26 365,27 6,68 0,46

Najvišji zagonski tok v K.S. je bil 6,6A , ki pa je s segrevanjem zaradi višanja upornosti

vzbujalnega in rotorskega navitja padal. Moč, ki jo je motor sprejemal je bila 1500W.

Pri opazovanju temperatur v kratkem stiku (tabela 5.18) je lepo razvidno da so temperature v

rotorju precej višje kot temperature v vzbujalnem navitju. Temperatura v rotorskem navitju je

presegla 250 C , temperature v vzbujalnem navitju pa so dosegle 200 C . Vzbujalno navitje

je segrevalo tudi železno jedro ki je doseglo temperaturo 35 C . Temperatura okolice je bila

22,6 C . Najvišje izmerjene temperature so podane v tabeli 5.11. Temperature v rotorju,

statorju in železnem jedru smo merili z dvema termoelementoma, enim nameščenim zgoraj, in

enim spodaj. Tipalo številka 1 za rotorsko temperaturo se je po 20s meritve snelo, zato

rezultati za to tipalo niso realni. Dobljeni rezultati temperatur so podani v prilogi št. 2.

Page 53: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 31

Diplomska naloga Primož Škrablin

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30

Rotorsko navitje 1

Rotorsko navitje 2

Statorsko navitje 1

Statorsko navitje 2

Železno jedro 1

T(oC)

t(s)

Slika 5.18: Temperature pri kratkem stiku

Tabela 5.11: Najvišje izmerjene temperature pri kratkem stiku

(s)t R1( C)T R2 ( C)T S1( C)T S2 ( C)T Z1( C)T Z2 ( C)T zr ( C)T

30 192,97 257,93 181,20 197,83 32,63 33,94 22,79

5.6 Segrevanje motorja v predpisanem režimu obratovanja

Opravili smo meritev segrevanja motorja v predpisanem režimu obratovanja (slika 5.19), ki

traja 1 uro. Motor, ki je nazivno obremenjen 10 min obratuje, nato je 10 min izklopljen, nato

spet 10 min obratuje nakar miruje 30 min. S tem preizkusom ugotavljamo vzdržljivost

motorja, ter temperature v motorju (slika 5.20). Tabela z električnimi veličinami se nahaja v

prilogi št.3.

Page 54: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

32 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 10 20 30 40 50 60

Un(V)

Um(V)

Pm(W)

n(1/min)

I(A)

M(Nm)

cos fi

U(V)

P(W)

n(1/min)

I(A)

M(Nm)

cos fi

t(min)

Slika 5.19: Potek električnih veličin v predpisanem režimu obratovanja

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60

Stator navitje zgoraj 1

Stator navitje zgoraj 2

Stator navitje spodaj 1

Stator navitje spodaj 2

Železno jedro zgoraj

Železno jedro spodaj

Temperatura zraka

T(oC)

t(min)

Slika 5.20: Grafični prikaz temperatur v predpisanem režimu obratovanja

Iz grafa je razvidno, da temperatura med obratovanjem narašča, pri izklopu zaradi prenehanja

hlajenja z ventilatorjem še kratek čas strmo narašča, nato pa se motor ohlaja. Po eni uri so

temperature motorja padle na 35 do 40 C .

Page 55: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 33

Diplomska naloga Primož Škrablin

5.7 Določitev izgub trenja z in brez ventilatorja

Pri določitvi izgub trenja poganjamo motor z zunanjim pogonskim strojem in opazujemo

potreben vrtilni moment na osi. Pri nazivnih vrtljajih motorja odčitamo vrtilni moment in tako

dobimo mehanske izgube.

Meritev smo opravljali z in brez ventilatorja. Pri meritvi brez ventilatorja (slika 5.21) smo

lahko približno določili izgube na reduktorju. Meritve trenj brez reduktorja nismo mogli

izvesti, ker motorja brez reduktorja ni bilo mogoče vpeti na merilno mesto, zato so pri obeh

izvedenih meritvah prisotne še izgube trenja ščetk in izgube v ležajih.

0,25

0,27

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37

0 500 1000 1500 2000 2500

M(Nm)

n(1/min)

M(Nm)

Slika 5.21: Določitev mehanskih izgub brez ventilatorja

Page 56: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

34 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0 500 1000 1500 2000 2500

M(Nm)

M(Nm)

n(1/min)

Slika 5.22: Določitev mehanskih izgub z ventilatorjem

Page 57: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Meritve 35

Diplomska naloga Primož Škrablin

5.8 Določitev inducirane napetosti na ščetkah

Pri tej meritvi hočemo določiti kako visoka inducirana napetost iU se nam inducira v rotorju.

Vzbujalno navitje napajamo z enosmernim tokom, ki je enak nazivnemu vzb NI I , vrtljaje pa

spreminjamo z zunanjim pogonskim strojem. Pri nazivnih vrtljajih je izmerjena inducirana

napetost v rotorju i 202,15VU . Rezultati meritev so podani v tabeli 5.12.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0

50

100

150

200

250

300

350

0 500 1000 1500 2000

U statorska

U rotorska

I(A)

n(1/min)

U(V)

I(A)

Slika 5.23: Grafični prikaz rotorske inducirane napetosti

Tabela 5.12: Rezultati meritev inducirane napetosti v rotorju

1(min )n s (V)U i (V)U (A)I

0 28,57 0 2,69

100 30,07 15,95 2,69

200 29,62 32,28 2,70

300 29,36 48,07 2,70

400 28,99 63,92 2,69

500 28,84 79,27 2,70

600 28,39 94,76 2,69

700 28,05 109,72 2,70

800 27,83 124,25 2,70

900 27,74 139,62 2,69

1000 27,54 156,10 2,69

1100 27,37 169,20 2,69

1200 27,21 184,73 2,70

1300 26,90 202,15 2,69

Page 58: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

36 Meritve

Primož Škrablin Diplomska naloga

1400 26,74 215,79 2,69

1500 26,50 229,82 2,69

1600 26,34 244,02 2,70

1700 26,18 259,00 2,70

1800 25,96 273,73 2,70

1900 25,69 287,33 2,70

2000 25,45 299,35 2,70

Page 59: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Zaključek 37

Diplomska naloga Primož Škrablin

6. Zaključek

Z analizo delovanja univerzalnega motorja z stopenjskim napajalnikom smo ugotovili, da v

stopnji 1 napajalnik poreže polovico periode napetosti (polvalno usmerjanje) in s tem

posledično zniža napetost na sponkah motorja. Zaradi tega so vrtljaji v stopnji 1 nižji. V

stopnjah 2 in M deluje motor pri polni pritisnjeni napetosti, saj napajalnik prepušča polno

napetost na sponke motorja, zaradi tega so tudi vrtljaji motorja enaki, kot pri napajanju brez

napajalnika. Pri stopenjskem napajalniku gre za krmiljenje, saj sami nastavljamo število

vrtljajev z vklopom v določeno stopnjo. Padec napetosti na stopenjskem napajalniku pri

obremenitvi znaša od 1 V do 2 V, izguba moči pa od 1 W do 5 W.

Pri brezstopenjskem napajalniku pa je prigrajen merilec vrtljajev na osi, ki meri število

vrtljajev rotorja, in ko doseže nastavljene vrtljaje, začne rezati vrhove pozitivne in negativne

polperiode napetosti, da se vrtljaji ne povišajo čez nastavljeno vrednost. Tako je v stopnji

min, kjer so bili vrtljaji najmanjši tudi napetost najbolj porezana. Ko motor z elektronskim

napajalnikom v stopnji min obremenimo in začnejo vrtljaji padati začne napajalnik dvigovati

napetost in s tem posledično uravnava vrtljaje motorja vse dokler napajalnik ne prepušča

polne napetosti. V tem primeru gre za regulacijo, saj napajalnik sam regulira vrtljaje glede na

obremenitev motorja. Padec napetosti na brezstopenjskem napajalniku pri obremenitvi znaša

od 4 V do 6 V izguba moči pa od 4 W do 7 W.

Izkoristki motorja znašajo od 40 do 54 odstotka. Zanimiva ugotovitev je tudi, da je izkoristek

motorja z brezstopenjskim napajalnikom za en do dva odstotka boljši, kot pri stopenjskem

napajalniku, čeprav so izgube brezstopenjskega napajalnika večje.

Pri meritvah izgub trenja z in brez ventilatorja nismo mogli natančno določiti izgub v

reduktorju, ker motorja brez reduktorja nismo mogli vpeti na merilno mesto, zato so podane

izgube v reduktorju, izgube na ščetkah in trenje v ležajih skupaj.

V prihodnosti bi lahko izmerili izgube trenja v reduktorju in motorju ločeno. Z ločenimi

izgubami motorja in reduktorja bi lahko ugotovili kako izboljšati posamični izkoristek

motorja in reduktorja.

Page 60: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

38 Literatura

Primož Škrablin Diplomska naloga

7. Literatura

[1] Ivan Zagradišnik, Bojan Slemnik, Električni rotacijski stroji, Univerza v Mariboru

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Maribor 2007

[2] Ivan Zagradišnik, Elektromehanski pretvorniki, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo

in informatiko Maribor, 2001

[3] France Avčin, Peter Jereb, Preizkušanje električnih strojev, Tehniška založba Slovenije,

Ljubljana, 1973

Page 61: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Priloge 39

Diplomska naloga Primož Škrablin

8. Priloge

Priloga št. 1: Tehnični podatki in mere uporabljenega testnega motorja MCM4 electronic.

Page 62: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

40 Priloge

Primož Škrablin Diplomska naloga

Priloga št. 2: Temperature motorja pri kratkem stiku.

(s)t R1( C)T R2 ( C)T

S1( C)T S2 ( C)T

Z1( C)T Z2 ( C)T

zr ( C)T

0 24,07004 24,16342 24,16342 24,28794 24,25681 24,22568 22,8249

1,35 26,71595 30,20234 29,82879 28,70817 24,28794 24,75486 22,8249

2,7 36,39689 45,82879 38,73152 36,61478 24,31907 24,38132 22,8249

4,05 63,35408 79,16731 47,60311 44,98833 24,35019 24,50584 22,8249

5,4 77,48638 93,17509 61,98444 53,61089 24,47471 24,84825 22,8249

6,75 90 108,179 67,3074 70,82491 24,66148 25,15953 22,8249

8,1 102,2646 122,6848 75,214 78,29572 25,06615 25,43969 22,8249

9,45 113,2529 136,2879 81,28405 85,7354 25,31518 25,62646 22,8249

10,8 124,0234 147,6187 94,23346 93,48638 25,5642 25,96887 22,8249

12,15 146,4981 158,4825 101,4241 100,8016 25,84436 26,31128 22,8249

13,5 158,6381 179,8055 104,6926 108,9261 26,2179 26,62257 22,8249

14,85 165,7043 188,9572 115,0584 116,3035 26,62257 27,02724 22,8249

16,2 174,7004 197,393 118,9494 129,9377 27,05836 27,89883 22,8249

17,55 182,5136 205,9533 125,3307 137,0039 27,83658 28,36576 22,79377

18,9 177,3774 214,2335 132,2412 143,7588 28,27237 28,86381 22,8249

20,25 185,8132 221,8667 136,786 150,4825 28,54576 29,36187 22,79377

21,6 171,2763 228,9757 142,4202 159,0739 29,05058 29,76987 22,79377

22,95 173,0195 234,5603 152,7549 163,2763 29,67315 30,3891 22,8249

24,3 178,9339 238,8872 160,7237 169,4086 30,14008 30,94942 22,79377

25,65 184,9728 243,1829 162,9339 181,2062 30,57588 32,07004 22,79377

27 187,4942 247,8833 171,0584 186,8093 31,60311 32,63035 22,79377

28,35 189,5487 253,393 176,9728 192,3191 32,07004 33,28405 22,79377

29,7 192,9728 257,9377 181,2062 197,8288 32,63035 33,93774 22,79377

31,05 181,2685 265,751 180,9261 80,31907 33,22179 34,6537 479,7899

Page 63: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Priloge 41

Diplomska naloga Primož Škrablin

Priloga št. 3: Električne veličine segrevanja motorja v predpisanem režimu obratovanja.

(min)t n (V)U

m (V)U (A)I m (W)P (Nm)M

1(min )n cos

0 230,37 5,18 0 0 0 0 Inf

0,176 230,17 5,19 0 0 0 0 Inf

0,352 229,24 216,89 2,02 397,03 0 1343 0,86

0,528 229,18 223,82 2,08 426,32 1,72 1343 0,89

0,704 229,87 224,3 1,98 407,22 1,54 1343 0,90

0,88 230,05 224,54 1,98 408,46 1,53 1343 0,90

1,056 230,14 224,7 1,97 406,66 1,52 1343 0,90

1,232 230 224,52 1,96 403,92 1,53 1343 0,90

1,408 230,1 224,54 1,94 401,38 1,5 1343 0,90

1,584 230,15 224,69 1,95 402,21 1,49 1343 0,90

1,76 230,18 224,74 1,94 401,48 1,5 1343 0,90

1,936 230,1 224,68 1,94 401,63 1,5 1343 0,90

2,112 230,24 224,69 1,94 400,62 1,5 1343 0,90

2,288 230,22 224,7 1,94 399,94 1,48 1343 0,90

2,464 230,11 224,63 1,94 399,72 1,48 1343 0,90

2,64 229,92 224,39 1,92 397,06 1,45 1343 0,90

2,816 229,96 224,53 1,93 397,91 1,49 1343 0,90

2,992 229,84 224,42 1,93 397,83 1,49 1343 0,90

3,168 229,49 223,99 1,92 395,16 1,48 1343 0,90

3,344 229,36 223,93 1,91 393,46 1,47 1343 0,90

3,52 229,76 224,3 1,92 398,07 1,51 1343 0,90

3,696 229,74 224,34 1,94 400,28 1,53 1343 0,90

3,872 229,65 224,25 1,93 398,33 1,5 1343 0,90

4,048 229,52 224,14 1,92 396,8 1,49 1343 0,90

4,224 230,51 224,89 1,94 400,75 1,48 1335 0,90

4,4 230,6 224,98 1,94 401,19 1,51 1335 0,90

4,576 230,51 224,88 1,9 395,84 1,49 1335 0,91

4,752 230,49 225,05 1,94 400,78 1,51 1335 0,90

4,928 230,65 225,14 1,94 402,31 1,51 1335 0,90

5,104 230,54 225,1 1,93 399,8 1,49 1335 0,90

5,28 230,55 225,13 1,93 400,14 1,49 1335 0,90

5,456 230,97 225,27 1,89 396,01 1,48 1335 0,91

5,632 230,66 225,12 1,94 402,55 1,52 1335 0,90

5,808 230,8 225,36 1,96 405,94 1,53 1335 0,90

5,984 229,95 224,54 1,94 399,78 1,5 1335 0,90

6,16 229,85 224,37 1,92 396,37 1,47 1335 0,90

6,336 230,23 224,68 1,94 401,47 1,51 1323 0,90

6,512 230,06 224,68 1,94 401,77 1,49 1323 0,90

6,688 230,09 224,46 1,91 396,18 1,5 1323 0,90

6,864 230,36 224,66 1,88 394,88 1,5 1323 0,91

7,04 230,37 224,92 1,94 401,63 1,5 1323 0,90

7,216 230,29 224,78 1,94 400,91 1,49 1323 0,90

7,392 230,47 225 1,94 402,31 1,53 1323 0,90

Page 64: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

42 Priloge

Primož Škrablin Diplomska naloga

7,568 230,4 224,9 1,91 398,06 1,49 1323 0,90

7,744 230,32 224,84 1,92 398,56 1,47 1323 0,90

7,92 230,33 224,66 1,9 396,5 1,51 1323 0,91

8,096 230,26 224,75 1,92 398,63 1,54 1323 0,90

8,272 230,27 224,84 1,91 397,76 1,52 1323 0,90

8,448 230,22 224,57 1,9 394,75 1,47 1323 0,90

8,624 229,8 224,15 1,92 396,6 1,51 1323 0,90

8,8 229,75 224,07 1,91 396,26 1,48 1323 0,90

8,976 230,23 224,6 1,96 404,35 1,55 1323 0,90

9,152 230,49 224,74 1,93 401,66 1,54 1323 0,90

9,328 230,27 224,68 1,95 404,71 1,56 1323 0,90

9,504 230,46 224,89 1,98 409,16 1,59 1323 0,90

9,68 230,35 224,79 1,97 406,66 1,59 1323 0,90

9,856 230,49 224,66 1,92 402,05 1,53 1323 0,91

10,032 230,11 224,48 1,94 401,6 1,53 1323 0,90

10,208 230,08 224,32 1,93 401,53 1,54 1323 0,91

10,384 230,18 224,59 1,95 403,99 1,58 1323 0,90

10,56 230,08 224,25 1,9 397,37 1,53 1323 0,91

10,736 231,23 3,77 0 0 -0,4 0 Inf

10,912 231,2 0 0 0 0,06 0 Inf

11,088 231,07 0 0 0 0,07 0 Inf

11,264 231,37 0 0 0 0,07 0 Inf

11,44 231,09 0 0 0 0,07 0 Inf

11,616 231,03 0 0 0 0,07 0 Inf

11,792 231,1 0 0 0 0,08 0 Inf

11,968 231,49 0 0 0 0,08 0 Inf

12,144 231,27 0 0 0 0,08 0 Inf

12,32 231,48 0 0 0 0,08 0 Inf

12,496 231,26 0 0 0 0,08 0 Inf

12,672 231,46 0 0 0 0,08 0 Inf

12,848 231,48 0 0 0 0,08 0 Inf

13,024 231,38 0 0 0 0,08 0 Inf

13,2 231,55 0 0 0 0,08 0 Inf

13,376 231,5 0 0 0 0,08 0 Inf

13,552 231,6 0 0 0 0,08 0 Inf

13,728 231,68 0 0 0 0,08 0 Inf

13,904 231,56 0 0 0 0,08 0 Inf

14,08 231,67 0 0 0 0,08 0 Inf

14,256 231,82 0 0 0 0,08 0 Inf

14,432 231,8 0 0 0 0,08 0 Inf

14,608 231,71 0 0 0 0,08 0 Inf

14,784 231,84 0 0 0 0,08 0 Inf

14,96 231,84 0 0 0 0,08 0 Inf

15,136 231,75 0 0 0 0,08 0 Inf

15,312 231,83 0 0 0 0,08 0 Inf

15,488 231,6 0 0 0 0,08 0 Inf

15,664 231,81 0 0 0 0,08 0 Inf

15,84 231,67 0 0 0 0,08 0 Inf

Page 65: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Priloge 43

Diplomska naloga Primož Škrablin

16,016 231,73 0 0 0 0,08 0 Inf

16,192 231,82 0 0 0 0,08 0 Inf

16,368 231,62 0 0 0 0,08 0 Inf

16,544 231,62 0 0 0 0,08 0 Inf

16,72 231,39 0 0 0 0,08 0 Inf

16,896 231,5 0 0 0 0,08 0 Inf

17,072 231,4 0 0 0 0,08 0 Inf

17,248 231,4 0 0 0 0,08 0 Inf

17,424 231,51 0 0 0 0,08 0 Inf

17,6 231,44 0 0 0 0,08 0 Inf

17,776 231,14 0 0 0 0,08 0 Inf

17,952 231,24 0 0 0 0,08 0 Inf

18,128 231,55 0 0 0 0,08 0 Inf

18,304 231,61 0 0 0 0,08 0 Inf

18,48 231,38 0 0 0 0,08 0 Inf

18,656 231,06 0 0 0 0,08 0 Inf

18,832 231,48 0 0 0 0,08 0 Inf

19,008 231,37 0 0 0 0,08 0 Inf

19,184 231,46 0 0 0 0,08 0 Inf

19,36 231,4 0 0 0 0,08 0 Inf

19,536 231,49 0 0 0 0,08 0 Inf

19,712 231,61 0 0 0 0,08 0 Inf

19,888 231,33 0 0 0 0,08 0 Inf

20,064 231,43 0 0 0 0,08 0 Inf

20,24 231,53 0 0 0 0,08 0 Inf

20,416 231,33 0 0 0 0,08 0 Inf

20,592 231,31 0 0 0 0,08 0 Inf

20,768 231,26 0 0 0 0,08 0 Inf

20,944 231,03 0 0 0 0,08 0 Inf

21,12 229,9 224,26 1,95 404,66 1,51 1338 0,90

21,296 230,03 224,5 2 412,86 1,6 1338 0,90

21,472 230,06 224,5 1,99 409,57 1,57 1338 0,90

21,648 229,84 224,28 1,98 407,97 1,55 1338 0,90

21,824 230,03 224,47 1,96 403,79 1,5 1338 0,90

22 230,16 224,65 1,95 404,39 1,52 1338 0,90

22,176 230,31 224,37 1,89 397,39 1,47 1338 0,91

22,352 230,18 224,55 1,93 400,75 1,51 1338 0,90

22,528 230,18 224,53 1,92 399,39 1,53 1338 0,90

22,704 229,95 224,11 1,89 395,41 1,48 1335 0,91

22,88 230,18 224,45 1,9 397,21 1,51 1335 0,91

23,056 230,28 224,66 1,92 399,87 1,52 1335 0,90

23,232 230,31 224,53 1,9 397,07 1,53 1335 0,91

23,408 230,24 224,49 1,92 399,71 1,47 1335 0,91

23,584 230,32 224,51 1,9 398,61 1,54 1335 0,91

23,76 230,25 224,58 1,91 399,24 1,55 1335 0,91

23,936 230,16 224,21 1,9 398,93 1,5 1335 0,91

24,112 230,07 224,34 1,91 398,72 1,53 1335 0,91

24,288 230,49 224,55 1,87 395,35 1,5 1335 0,91

Page 66: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

44 Priloge

Primož Škrablin Diplomska naloga

24,464 230,3 224,62 1,92 399,83 1,53 1335 0,90

24,64 230,11 224,53 1,92 399,91 1,53 1335 0,90

24,816 230,3 224,51 1,91 398,72 1,53 1335 0,91

24,992 229,64 223,86 1,89 394,69 1,52 1329 0,91

25,168 229,87 224,23 1,91 396,38 1,51 1329 0,90

25,344 229,8 224,09 1,92 399,07 1,54 1329 0,91

25,52 229,84 224,1 1,92 399,77 1,55 1329 0,91

25,696 230,14 224,63 1,94 402,96 1,55 1325 0,90

25,872 230,23 224,51 1,92 401,75 1,53 1325 0,91

26,048 230,08 224,3 1,91 399,64 1,55 1325 0,91

26,224 230,13 224,48 1,94 402,6 1,54 1325 0,90

26,4 230,18 224,38 1,92 400,39 1,56 1325 0,91

26,576 230,22 224,49 1,91 399,6 1,54 1325 0,91

26,752 230,21 224,51 1,92 400,91 1,55 1325 0,90

26,928 229,88 224,16 1,93 400,34 1,53 1325 0,90

27,104 230,14 224,45 1,92 400,33 1,55 1325 0,90

27,28 230,15 224,41 1,92 400,47 1,52 1325 0,91

27,456 230,09 224,46 1,93 400,58 1,55 1325 0,90

27,632 230,15 224,47 1,92 400 1,53 1325 0,91

27,808 230,15 224,32 1,91 400,07 1,55 1325 0,91

27,984 229,94 224,17 1,92 400,33 1,55 1325 0,91

28,16 230,11 224,29 1,91 399,75 1,55 1325 0,91

28,336 229,97 224,36 1,93 400,55 1,55 1325 0,90

28,512 230 224,39 1,92 399,86 1,55 1325 0,90

28,688 229,99 224,26 1,92 399,81 1,52 1325 0,90

28,864 229,89 224,23 1,92 399,74 1,54 1325 0,90

29,04 229,81 224,15 1,92 398,43 1,53 1325 0,90

29,216 229,91 223,96 1,9 397,62 1,56 1325 0,91

29,392 229,86 224,19 1,92 398,95 1,53 1325 0,90

29,568 229,67 224,01 1,92 398,59 1,54 1325 0,90

29,744 229,62 223,87 1,9 395,93 1,51 1325 0,91

29,92 229,96 224,36 1,93 400,22 1,54 1325 0,90

30,096 229,62 223,93 1,92 399 1,54 1325 0,90

30,272 229,76 223,98 1,91 398,36 1,55 1325 0,91

30,448 230,01 224,33 1,94 402,64 1,56 1322 0,90

30,624 230,04 224,36 1,93 401,89 1,55 1322 0,90

30,8 229,91 224,22 1,93 401,52 1,56 1322 0,90

30,976 230,07 224,31 1,92 401,02 1,55 1322 0,91

31,152 229,5 223,87 1,93 399,57 1,56 1322 0,90

31,328 230,5 0 0 0 0,08 0 Inf

31,504 230,64 0 0 0 -0,02 0 Inf

31,68 230,28 0 0 0 -0,01 0 Inf

Od 30 minute pa do 1 ure se motor samo ohlaja in so vse električne veličine enake 0, zato

nisem priložil celotne tabele do 1 ure.

Page 67: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Priloge 45

Diplomska naloga Primož Škrablin

8.1 Kratek življenjepis

Ime in priimek: Primož Škrablin

Naslov: Sladka Gora 20a

Pošta: 3240 Šmarje pri Jelšah

Telefonska številka: 040227625

e-mail: [email protected]

Rojen: 25.03.1985

Šolanje:

Osnovna šola:

- Osnovna šola Šmarje pri Jelšah, 1991-1999

Srednja šola:

- Šolski center Celje, Poklicna in tehniška elektro in kemijska šola Celje, srednja šola, smer

elektrikar energetik, 2002-2004

- Šolski center Celje, Poklicna in tehniška elektro in kemijska šola Celje, srednja šola, smer

elektrotehnik energetik (3+2), 1999-2002

Študij:

- Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Univerza v Mariboru, program:

Elektrotehnika VS, smer : Močnostna elektrotehnika, 2004 -2011

Page 68: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

46 Priloge

Primož Škrablin Diplomska naloga

Page 69: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

Priloge 47

Diplomska naloga Primož Škrablin

Page 70: MERITEV KARAKTERISTIK UNIVERZALNEGA … MEASUREMENTS OF UNIVERSAL MOTOR CHARACTERISTICS FOR FOOD PROCESSOR DRIVE Key words: universal motor, commutation, reduction gear, electronic

48 Priloge

Primož Škrablin Diplomska naloga