Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Mierniki instalacji Metrel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Silnik - problematyka oraz wzory

Grocki 11 Lis 2009 23:43 10132 2
  • #1 11 Lis 2009 23:43
    Grocki
    Poziom 10  

    Witam to będzie długi post z wieloma zagadkami na które mam nadzieję znajdę tutaj odpowiedź. Chciałbym na poczatku sie przedstawić, nazywam sie Grzegorz. Witam wszystkich forumowiczów a teraz przejdźmy do sedna sprawy :) No dobrze przywitaliśmy się ciepło a teraz chciałbym sie dowiedziec jaka jest różnica pomiędzy silnikiem wolnoobrotowym a zwykłym?
    Przejdźmy dalej... Powiedzmy że ktoś odpowie, hmm? Może lepiej w pkt.? Zatem:
    1: Jaka jest róznica pomiędzy silnikiem wolnoobrotowym a zwykłym.
    2: Trójfazowe silniki jednobiegowe zmieniaja swa predkosc wzaz z dostarczanym prądem? Spotkałem się z oznaczeniem tego typu:
    "3.0 2905 400 50 6.1 25.0"
    Kolejno oznacza to "moc znamionowa [kW] 3,0
    prędkość znamionowa [1/min] 2905
    napięcie znamionowe 1 [V] 400
    częstotliwość [Hz] 50
    prąd przy napięciu znamionowym 1 [A] 6,1
    masa (IMB3) [kg] 25,0

    A teraz dalsza seria pytań mamy podana moc znamionową 3kW czyli 3000W oraz napięcie w granicy 400V czyli moge sprobowac wyliczyc natezenie pradu plynacego do silnika za pomoca wzoru:
    Silnik - problematyka oraz wzory
    Czyli:
    Silnik - problematyka oraz wzory
    A więc jeśli ten wzór jest prawdziwy i do czegos sie nadaje to wyszlo mi jak widac 7,5A... Więc ta wartośc ulega w jakiś nieznany mi sposób zmianie? Widze że przy informacji od producenta pisze "napięcie znamionowe" hmm? Czy to gra jakąs role? Lecimy dalej :)
    3: Co oznacza częstotliwośc podawana w Hz? Spotkałem sie z tym oznaczeniem w radio które nadaje na fali iluśtam Hz o ile dobrze myśle, wiem że owe Hz istnieja tez w zegarku procesora mojego peceta które licze w GHz więc silnik ma cos w rodzaju "taktowania" ? To prosze jasno bo nie rozumiem tego kompletnie.
    4: Producent tego silnika trójfazowego podał jego ilość obrotów na minute czyli 2905 troszke duzo liczac ze minuta ma 60 sekund to az 48 razy na sekunde... Troche hardcore ze tak powiem :) A więc do czego ja tam pile?... A no tak mamy ilość obrotów na minute hmmm jest jakiś wzór na obliczenie jaka droge pokona koło o średnicy x jeśli podłaczymy do niego silnik? Nie wiedziałem jak ułożyć zapytanie w google aby otrzymać taki wzór o ile takowy istnieje hmm jak na moją głowe powinien byc... Ale jak to obliczyc? Jeśli średnica koła wynosiła by X a jeśli zrobimy linie z tego koła i wynosi ona X to liczba obrotów mnożona przez X da nam drogę jaka pokona koło? Prosze o pomoc ;p




    5: Kolejna rzecz. Chcemy przykładowo zastosować silnik do pociagu urzadzenia którego waga wynosi 1,2T (1200kg), takowy silnik bedzie lepszy od wspomnianego wcześniej wolnoobrotowego który wytrzymuje wieksze "obciązenia"?
    6: Pisałem o silniku trójfazowym, dobrze wezmy na to ze silnik działa kreci sie jest fajnie pieknie juz mi sie świecą oczy ale jak go nagle zatrzymać? Wyłacze dopływ prądu do silnika i jest fajnie powoli sie zatrzyma cos jak drgania gasnące. A jeśli silnik juz będzie miał kółko to można przy hamowaniu zatrzymać dopływ prądu i za pomocą ,,szczęk" zatrzymać koło? Nie wpłynie to na silnik? Nie uszkodzi go? Zadaje to pytanie ze względu na to że na stronie producenta i którego oglądam sobie silniki zobaczyłem silniki z hamulcem i to mnie zaintrygowało i nasuneło pytanie ,, to jak zatrzymuje sie inne typu silników bez wbudowanego hamulca?" no ale teraz chyba znajde odpowiedź.
    7: Kolejną sprawą sa obliczenia które chce od was wyciagnąć pomyślmy wspomniałem wcześniej o silniku trójfazowym którego parametry mamy wyżej teraz cos o aku. Mianowicie
    DANE TECHNICZNE
    Napięcie 12V
    Pojemność 180Ah
    Prąd rozruchu 1000A
    napięcie takiego aku wynosi 12V a silnik wymaga 400V... Czyli mam pare skomplikowanych pytań. Mamy 33 takich aku ich napięcie wynosi 396V wiem ze laczenie ogniw to nie jest dobre rozwiązanie konstrukcyjne ale to teoria ;p No i mamy te aku ich pojemnośc teoretycznie bedzie wynosic 5940Ah. Obliczyłem że nasz silnik korzysta z 7,5A ale to zostawmy dopóki nie dostane odpowiedzi na takie pytanie wiec pożywie sie parametrami producenta czyli 6,1A. Czyli jeśli podziele 5940Ah przez 6,1A wyjdzie mi ile godzin powinien pracowac silnik z tymi aku czy jest to jakis wzór? Wydaje mi sie ze powinien byc bo nie uwzgledniamy tu czasu tylko same A i Ah a to chyba nic nie daje. chociaz z 2 strony aku jest podany w Ah wiec to juz jest jakas jednostka czasu... Hmm... Czekam na odpowiedz. Idziemy dalej, co oznacza w aku prąd rozruchu? siega on aż 1000A czyli o ile mi sie wydaje 1Ah. Tak 1000A to 1Ah?? A więc co to oznacza? Aku potrzebuje jakiegos rozruchu? No i to koniec pytań na dziś jak cos mi jeszcze wpadnie do głowy chetnie napisze. Wgl. ten post powstal po wielu namysłach o idei elektrycznych samochodow i chce poznac ten swiat jak to dziala i czy ma jakas przyszlosc no i czy realne jest ze kiedys bede mogl takim jedzic :)
    Pozdrawiam i dobranoc, Grzegorz
    **********************EDIT*******************************
    *Wpadło mi do głowy jeszcze jedno pytanie :) Nie wpadłem na przetwornice ale jak
    *pisałem wcześniej łączenie wielu ogniw nie jest dobrym rozwiązaniem konstrukcyjnym
    *a więc mam pytanie czy są firmy które będa przykładowo w stanie wyprodukować
    *akumulator na zamówienie? Pod dokładne parametry tego silnika? Jeśli nie to
    *naprzykład są w stanie zrobic aku 400V do którego dam prostownik na ten silnik?
    *Hmm zastanawia mnie to strasznie :) Ciooo!

    0 2
  • Mierniki instalacji Metrel
  • Pomocny post
    #2 12 Lis 2009 01:13
    Quarz
    Poziom 43  

    Witam,

    Grocki napisał:
    Witam to będzie długi post z wieloma zagadkami na które mam nadzieję znajdę tutaj odpowiedź. Chciałbym na początku sie przedstawić się, nazywam się Grzegorz. Witam wszystkich forumowiczów a teraz przejdźmy do sedna sprawy :) No dobrze przywitaliśmy się ciepło a teraz chciałbym sie dowiedzieć się jaka jest różnica pomiędzy silnikiem wolnoobrotowym a zwykłym?
    wypadałby jeden i drugi rodzaj silnika tu zdefiniować nie tylko jakościowo ale i ilościowo, ponieważ to co dla jednego rodzaju silnika jest zwykłe to w innym może być niezwykłe, oraz jak np. 3000obr/min dla jednego typu silnika to kres jego możliwości, to dla innego typu wręcz zbyt wolne obroty i zabronione w czasie normalnej jego pracy - choć oba typy silników są zasilane z tej samej sieci energetycznej napięcia przemiennego.

    Grocki napisał:
    Przejdźmy dalej... Powiedzmy, że ktoś odpowie, hmm? Może lepiej w pkt.? Zatem:
    1: Jaka jest różnica pomiędzy silnikiem wolnoobrotowym a zwykłym.
    Patrz wyżej ...

    Grocki napisał:
    2: Trójfazowe silniki jednobiegowe zmieniają swa prędkość wraz z dostarczanym prądem? Spotkałem się z oznaczeniem tego typu:
    "3.0 2905 400 50 6.1 25.0"
    Kolejno oznacza to "moc znamionowa [kW] 3,0
    prędkość znamionowa [1/min] 2905
    napięcie znamionowe 1 [V] 400
    częstotliwość [Hz] 50
    prąd przy napięciu znamionowym 1 [A] 6,1
    masa (IMB3) [kg] 25,0
    W/w parametrach liczbowych rozpoznaję trójfazowy asynchroniczny silnik indukcyjny o jednej parze biegunów, ale brak jest jeszcze kilku wartości jego parametrów znamionowych.

    Grocki napisał:
    A teraz dalsza seria pytań mamy podana moc znamionową 3kW czyli 3000W oraz napięcie w granicy 400V czyli mogę spróbować wyliczyć natężenie prądu płynącego do silnika za pomocą wzoru:
    Silnik - problematyka oraz wzory
    Czyli:
    Silnik - problematyka oraz wzory
    Niestety, ale to są zależności być może i słuszne lecz nie tu ... wzór na moc czynną P pobieraną z trójfazowej sieci elektrycznej o napięciu międzyprzewodowym U oraz prądzie przewodowym I i o współczynniku mocy cosφ przez symetryczne obciążenie - jakim jest w/w silnik - dany jest zależnością:
    P = √3•U•I•cosφ,
    należy tu wyraźnie zaakcentować, iż jest wartość mocy wyliczona po stronie elektrycznej.
    Natomiast moc mechaniczna Pm oddawania na wale takiego silnika jest pomniejszona o sprawność η silnika, czyli:
    Pm = P•η,
    innymi słowy; moc czynna pobierana z sieci elektrycznej jest powiększona o straty mocy w silniku.

    Grocki napisał:
    A więc jeśli ten wzór jest prawdziwy i do czegoś się nadaje to wyszło mi jak widać 7,5A... Więc ta wartośc ulega w jakiś nieznany mi sposób zmianie? Widze że przy informacji od producenta pisze "napięcie znamionowe" hmm?
    Patrz wyżej ...

    Proponuję zatrzymać się w tym miejscu i dalszą dyskusję odłożyć na później i to z dwóch powodów; późnej już pory, oraz abyś sobie przemyślał powyższe moje uwagi i 'przespał się' z nimi ...

    Pozdrawiam

    0
  • Mierniki instalacji Metrel
  • Pomocny post
    #3 12 Lis 2009 05:50
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Cytat:
    3: Co oznacza częstotliwość podawana w Hz? Spotkałem sie z tym oznaczeniem w radio które nadaje na fali iluśtam Hz o ile dobrze myśle, wiem że owe Hz istnieja tez w zegarku procesora mojego peceta które licze w GHz więc silnik ma cos w rodzaju "taktowania" ? To prosze jasno bo nie rozumiem tego kompletnie.


    To jest częstotliwość napięcia sieci zasilającej silnik dla której otrzymujesz podane obroty.

    Przy zasilaniu trójfazowym napięcia na poszczególnych przewodach są przesunięte o 120 stopni względem siebie. Każde napięcie fazowe zasila uzwojenie w silniku wytwarzające pulsujące pole magnetyczne pomiędzy parą biegunów stojana. Ponieważ mamy 3 fazy to mamy też (w wersji podstawowej) 3 pary biegunów rozłożonych co 120 stopni. Ze względu na przesunięcie fazowe pomiędzy napięciami zasilającymi, w silniku pojawia się wirujące pole magnetyczne (na każdej parze biegunów pole zmienia kierunek 2 razy w ciągu okresu z przesunięciem pomiędzy biegunami faz). Pole to, wirując, przecina pręty klatki wirnika indukując w nich przepływ prądu, ten prąd z kolei powoduje powstanie wokół tych prętów klatki wirnika zmienne pole magnetyczne, które oddziałując z polem wirującym stojana powoduje powstanie siły napędowej (moment elektromagnetyczny) powodującej obracanie się wirnika.

    Pole wiruje z prędkością:

    $$n_s=\frac{60*f}{p} $$ [obroty na minutę]

    f - częstotliwość sieci -> 50 Hz
    p - ilość par biegunów -> 1, 2, ....

    Czyli przy 1 parze biegunów i 50Hz pole wiruje z prędkością 3000 obr/min

    Wirnik nie może osiągnąć prędkości synchronicznej czyli równej prędkości wirowania pola, ponieważ wtedy pole nie przecinało by prętów klatki wirnika, a co za tym idzie nie indukowało by przepływu prądu w nich, a co za tym idzie znikła by siła napędowa poruszająca wirnik. Wirnik obraca się więc trochę wolniej niż pole (i stąd nazwa typu silnika -> asynchroniczny). Zjawisko wolniejszego obracania się wirnika nazywa się poślizgiem a sam poślizg wylicza się wzoru:

    $$s=(1-\frac{n}{n_s})*100%$$

    - ns - prędkość wirowania pola
    - n - prędkość obrotowa wirnika

    Jeżeli silnik jest nieobciążony to poślizg jest bardzo mały <1% i wirnik wiruje prawie z prędkością pola. Silnik obciążony znamionowo ma poślizg rzędu 2% do 4%, dla tego silnika:

    $$s=(1-\frac{2905}{3000})*100%\ \approx\ 3.17%$$

    Obroty silnika asynchronicznego zmienia się przez regulację częstotliwości napięcia zasilającego (zmienia się też napięcie, by uzyskać stały strumień magnetyczny) np. zasilając go z falownika.


    Cytat:
    4: Producent tego silnika trójfazowego podał jego ilość obrotów na minute czyli 2905 troszke duzo liczac ze minuta ma 60 sekund to az 48 razy na sekunde...


    No niestety, taki jest już los silników z jedną parą biegunów na fazę, muszą się zdrowo nakręcić by wyjść na swoje ;)

    Cytat:

    A no tak mamy ilość obrotów na minute hmmm jest jakiś wzór na obliczenie jaka droge pokona koło o średnicy x jeśli podłaczymy do niego silnik?


    O takie rzeczy to nawet nie ma co pytać, wystarczy się zastanowić. Jeżeli koło o średnicy x wykonuje 1 obrót, to każdy punkt na jego obwodzie pokonuje drogę:

    $$l=\Pi*X$$

    lub

    $$l=2*\Pi*X$$ (wzór na obwód koła)

    jeżeli x będzie promieniem koła a nie jego średnicą, o tyle samo przesunie się po jednym obrocie koło oparte na jakiejś powierzchni (zakładając równość tej powierzchni, brak poślizgu i brak przeszkód ograniczających możliwość ruchu koła).

    Czyli nasze koło podczepione na żywca do silnika pokona w ciągu jednej sekundy (zakładając, że nie zahamuje go kabel zasilający):

    $$l1=49.41*\Pi*X$$ jednostek odległości (zależy w jakich jednostkach mierzysz średnicę koła).

    Zwykle jednak pomiędzy silnikiem a kołem daje się przekładnię spowalniającą, która raz, że obniża N krotnie prędkość obrotową koła do wartości bardziej użytecznych (mniej biegania za uciekającym kołem ;) a za to zwiększa N krotnie siłę napędzającą koło, co jest często pożądane. (N - przełożenie przekładni spowalniającej)

    Cytat:
    5: Kolejna rzecz. Chcemy przykładowo zastosować silnik do pociagu urzadzenia którego waga wynosi 1,2T (1200kg), takowy silnik bedzie lepszy od wspomnianego wcześniej wolnoobrotowego który wytrzymuje wieksze "obciązenia"?


    Tu to nie jest takie proste, bo trzeba uwzględnić wiele czynników (opory ruchu, opór powietrza rosnący z kwadratem prędkości). Jeżeli idzie o napęd pojazdu, to przykładowe obliczenie znajdziesz tu:

    http://www.pg.gda.pl/~jarguz/e-pojazdy.htm


    Cytat:
    6: Pisałem o silniku trójfazowym, dobrze wezmy na to ze silnik działa kreci sie jest fajnie pieknie juz mi sie świecą oczy ale jak go nagle zatrzymać? Wyłacze dopływ prądu do silnika i jest fajnie powoli sie zatrzyma cos jak drgania gasnące. A jeśli silnik juz będzie miał kółko to można przy hamowaniu zatrzymać dopływ prądu i za pomocą ,,szczęk" zatrzymać koło? Nie wpłynie to na silnik? Nie uszkodzi go?


    Tu są metody mechaniczne i elektryczne ale jeżeli odłączysz zasilanie od silnika to możesz go spokojnie wyhamować mechanicznie (hamulec na osi silnika).

    Cytat:
    Zadaje to pytanie ze względu na to że na stronie producenta i którego oglądam sobie silniki zobaczyłem silniki z hamulcem i to mnie zaintrygowało i nasuneło pytanie ,, to jak zatrzymuje sie inne typu silników bez wbudowanego hamulca?" no ale teraz chyba znajde odpowiedź.


    Tu poczytaj o hamowaniu elektrycznym (w końcówce tekstu) ale także i w ogóle o silnikach indukcyjnych

    http://www.sciaga.pl/tekst/7429-8-praca_silnikowa_maszyny_indukcyjnej

    Cytat:
    7: Kolejną sprawą sa obliczenia które chce od was wyciagnąć pomyślmy wspomniałem wcześniej o silniku trójfazowym którego parametry mamy wyżej teraz cos o aku.

    Mianowicie

    DANE TECHNICZNE
    Napięcie 12V
    Pojemność 180Ah
    Prąd rozruchu 1000A


    Cytat:
    napięcie takiego aku wynosi 12V a silnik wymaga 400V...


    Tu potrzebny jest tak zwany falownik wytwarzający prąd przemienny trójfazowy z prądu stałego dostępnego z akumulatorów.
    Tu powstaje problem prądów obwodzie i grubości przewodów. Licząc bez uwzględnienia strat przy przetwarzaniu to moc na wyjściu falownika odpowiada mocy na wejściu, czyli:

    Pwe=Pwy+Pstrat

    Tu będzie tak (idealny przypadek), że:

    Uwe*Iwe=3kW co przy 12V daje prąd 250A nieakceptowalny przy dłuższej pracy.

    oczywiście nie ma falowników o sprawności 100% i w rzeczywistości będzie gorzej (większy prąd zasilania od strony akumulatorów i większe straty na przewodach).

    Prąd zasilania falownika można zmniejszyć zasilając go wyższym napięciem ale tu trzeba pamiętać, że z każdym dodanym akumulatorem rośnie ciężar całości (i spada ładowność użyteczna przy założeniu, że ciężar pojazdu ma nie przekroczyć jakiejś wartości). Zakładając, że jeden taki akumulator waży 45 kg, to otrzymujesz taką tabelkę:

    Silnik - problematyka oraz wzory

    Przedział niebieski w przybliżeniu wyznacza ilość akumulatorów (kompromis pomiędzy pobieranym prądem a ciężarem baterii, który też obciąża silnik - zakładając, że on to uciągnie, tego nie sprawdzałem). Oczywiście w rzeczywistości będzie gorzej, bo dochodzą straty na przetwarzanie ze stałego na przemienny.

    Cytat:
    No i mamy te aku ich pojemnośc teoretycznie bedzie wynosic 5940Ah.


    To tylko jak je połączysz równolegle, przy szeregowym będziesz miał 180h (a właściwie tyle ile pojemności ma najgorszy akumulator w szeregu).

    180Ah oznacza, że w przybliżeniu możesz z, w pełni naładowanego akumulatora, pobierać np. 18A przez 10h albo np. 10A przez 18h.

    Q=I*t

    Q - pojemność akumulatora w Ah (amperogodziny)
    t - czas poboru prądu I [A]
    I - prąd pobierany przez czas t [h]

    Oczywicie nie wszystkie możliwe iloczyny (z dużym I) są rozsądne.

    Prąd rozruchowy dotyczy bardzo krótkich okresów poboru prądu (konkretne czasy są różne zależnie od sposobu pomiaru) typu zasilanie rozrusznika w samochodzie ale nie nadaje się do pracy ciągłej.

    Ogólnie jest to taki prąd rozładowywania akumulatora, który przy temperaturze akumulatora wynoszącej -18°C, da po 30 sekundach katowania nim akumulatora, napięcie 1.4V na pojedyńczej celi lub 1V po 180s.

    Cytat:
    ***
    *Wpadło mi do głowy jeszcze jedno pytanie :) Nie wpadłem na przetwornice ale jak
    *pisałem wcześniej łączenie wielu ogniw nie jest dobrym rozwiązaniem konstrukcyjnym


    Raczej jest dobrym, bo obniża prąd pobierany z akumulatora i konieczną grubość przewodów oraz wytrzymałość prądową elektroniki.

    Cytat:
    *a więc mam pytanie czy są firmy które będa przykładowo w stanie wyprodukować
    *akumulator na zamówienie?


    Na pewno są ale cena zależy od wielkości zamówienia i przy małych seriach może się okazać bardzo niestrawna.

    0