A0B14 AEE – Automobilová elektrotechnika a elektronika České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektrických pohonů a trakce
Měření vlastností elektrického pohonu vozidla se sériovým elektromotorem
Měřicí tým: Protokol vypracoval: Datum měření: Datum odevzdání:
Úkol měření Ověřit vlastnosti sériového stejnosměrného stroje v aplikaci pro pohon elektrovozidla. 1. Proměřte závislost indukovaného napětí U0 na budicím proudu Ib , př i n = konst = 1000 min-1. 2. Proměřte pracovní charakteristiky motoru (n, Uz, Iz, Pz, Usm, Ism, Pmot el, Pmech) = f(M) pro dvě hodnoty napájecího napětí (30 V, 20 V). 3. Proměřte „brzdné" vlastnosti dynama M = f(n) pro různé odpory v obvodu kotvy dynamometru. (Doporučené hodnoty 1,5, 3, 5 Ω ). Do brzdného režimu přecházejte při cca 3000 ot. min-1 a při nulovém brzdném odporu. 4. Sejměte oscilogramy napájecího napětí motoru, proudu tekoucího z napájecího zdroje pulzního měniče a proud vývodu kondenzátoru C1 5. Zhodnoťte vlastnosti stroje z hlediska jeho použití v elektromobilu a porovnejte experimentální výsledky s teorií.
Toretický úvod Stejnosměrný sériový stroj dříve představoval nejčastější typ elektrického stroje pro pohon vozidel elektrické trakce. Avšak i moderní elektrické pohony se snaží v řadě případů jeho „přirozeným“ charakteristikám přiblížit. Budicí vinutí sériového stroje je spojeno do série s vinutím kotvy a oběma vinutími tedy protéká stejný trakční proud. Moment, který stroj vyvíjí, je úměrný druhé mocnině proudu a otáčky jsou proudu nepřímo úměrné. Pro řízení otáček lze použít pulzní měnič stejnosměrného napětí. Změnou střídy jeho výstupních obdélníkových napěťových pulzů se mění střední hodnota napěti a proudu (ten je částečně vyhlazen indukčnostmi v obvodu stroje). Při brzdění stroj pracuje v generátorickém chodu, tj. jako dynamo. Aby byl účinek proudu budicím a kotevním vinutím protichůdný, musejí se při přechodu do brzdného režimu prohodit přívody buzeni a přepojit přívod motoru z napájecího zdroje na brzdný odpor. Tím máme možnost brzdit do odporu, tedy měnit elektrickou energii v teplo. Pracovní bod závisí na otáčkách a velikosti odporu. Existuje kritická hodnota odporu Rkrit, při kterém pro malou změnu otáček dostáváme velkou změnu momentu. Velikost brzdného odporu je třeba nastavit dostatečně malou, aby se sériové dynamo mohlo nabudit a abychom dosáhli brzdného účinku. Další možností je brzdit rekuperací, tj. vracet energii do sítě či akumulátoru. Tato možnost je výhodná zejména v nezávislé trakci (automobily). Použité přístroje: 4x voltmetr magnetoelektricky, 120V (12V), tp 0,5 4x ampérmetr magnetoelektrický, 12 A (2,4 A), tp 0,5 elektrolytický kondenzátor 4,7 mF / 63V přípravek pro řízeni motoru - pulzní měnič PM, I = 30A, U = 50V osciloskop Tektronix TDS 2014 + PC s programem SCOPE XP 2 x proudova sonda HP, rozsah 10 mV/A napěťová sonda 1:10 posuvné odpory: 6,7 Ω/10A, 87 Ω /2,5 A, 245 Ω /2,5 A Měřič R L C MIC 4070D
Parametry soustrojí motor - dynamometr: stejnosměrný motor: 200W, 48V, 6A, 6000 min-1 dynamometr : max. moment 90Ncm, U kotvy =110V, I kotvy = 2A, buzení 8V, Ib = 2A tachodynamo max. 5000 min-1, přepočet : 2V/1000 min-1
Schéma zapojení měřicích obvodů:
Schéma zapojení měřicího pracoviště pro měření Uo = f (Ib) L1
Usměrňovač 230V AC/60V DC Nastavené výstupní napětí 50 V, nastavevné Iz při nezatíženém zdroji +50V
Zdroj 14 V stabil.
Ism (max 12 A)
A + ZDROJ
RAT V
N
Uz
C1 4m7
-
Pulsní měnič
L1
N
R3 5 Ohm/8A
A
A
+MOTOR
Ib = 2A
Tachodynamo Zkoušený motor
Dynamometr
M
M
V
V
G
-MOTOR
- ZDROJ Regulační autotransformátor L1 Výsledný moment indikovaný dynamometrem
L2
M = údaj na stupnici x 5 /Ncm/
L3
A U0
Uk dyn
Ik dyn
6 - pulsní usměrňovač N
V
R1 87 Ohm Un R2 Otáčky 245 Ohm 2V/1000 min-1
Schéma zapojení měřicího pracoviště pro měření pracovních charakteristik L1
A Uz
RAT
V
N
Si2 C1 4m7
- ZDROJ
Zdroj 14 V stabil.
+MOTOR Su 1
Pulsní měnič
L1
Usměrňovač 230V AC/60V DC Nastavené výstupní napětí 50 V, nastavevné Iz při nezatíženém zdroji Si 1 + ZDROJ
Ism (max 12 A)
R3 5 Ohm/8A
A
A
Ib = 2A
Tachodynamo Usm
Zkoušený motor
Dynamometr
V
M
M
G
-MOTOR
V
Regulační autotransformátor
A
L1 L2
N
Uk dyn
Ik dyn
V
R1 87 Ohm Un R2 Otáčky 245 Ohm 2V/1000 min-1
L3 CH1
PC
CH2 CH3
6 - pulsní usměrňovač N Výsledný moment indikovaný dynamometrem M = údaj na stupnici x 5 /Ncm/
Schéma zapojení měřicího pracoviště pro měření brzdných charakteristik L1
N
Zdroj 14 V stabil. Do brzdného režimu přecházet při motoru roztočeném pomocí dynamometru na cca 3000ot/min a reostatu R4 nastaveném na nulový odpor.
Přepínač režimu motor - brzda
R3 5 Ohm/8A
A
Ib = 2A
Un
Pulsní měnič
Režim motor Režim brzda
Tachodynamo Zkoušený motor R4 6,5 Ohm
M
M
V
Regulační autotransformátor
A
L1 Výsledný moment indikovaný dynamometrem
L2
M = údaj na stupnici x 5 /Ncm/
L3
Dynamometr
Uk dyn
Ik dyn
6 - pulsní usměrňovač N
Foto pracoviště
G
V
R1 87 Ohm Un R2 Otáčky 245 Ohm 2V/1000 min-1
Detail pulsního měniče s přídavným kondenzátorem C1 a proudovou měřicí sondou.
Schéma zapojení spínacího přípravku pro přechod z motorického režimu do režimu odporové brzdy.
