Automatyczne stanowisko pomiarowe do badań wysokoobrotowych silników elektrycznych małych mocy

• Autorzy: Tutaj A. , Drabek T. , Dzwiński T. , Piątek P. , Baranowski J.

Warianty tytułu

EN

Automatic measuring system for testing high-speed low-power electric motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono stanowisko pomiarowe do badań wysokoobrotowych silników elektrycznych przeznaczonych do napędu elektronarzędzi. Są to silniki o mocach znamionowych typowo do 2 kW i prędkościach obrotowych zwykle nie przekraczających 15000 obr/min. Stanowisko umożliwia pomiar momentów silnika, prędkości obrotowej, prądów i napięć obecnych w całym układzie napędu elektrycznego oraz obserwację i rejestrację przebiegów czasowych wymienionych wielkości. Obciążenie badanego silnika stanowi wysokoobrotowa, trójfazowa prądnica z magnesami trwałymi, oddająca energię do zestawu rezystorów. Zastosowany przerywacz tranzystorowy umożliwia płynną regulację obciążenia. Automatyzacja eksperymentów i testów jest możliwa dzięki zastosowaniu programowalnych instrumentów pomiarowych. Polega ona na komputerowym sterowaniu przebiegiem pomiarów oraz rejestracją ich wyników. Scenariusz testu bądź pomiaru zapisywany jest w postaci skryptu w obiektowym języku programowania wysokiego poziomu Python. Komunikacja z instrumentami realizowana jest z wykorzystaniem programowej architektury VISA i interfejsów sprzętowych RS-232 oraz USB-TMC. Dialog z przyrządami jest prowadzony w języku SCPI. Wykorzystywane są również możliwości nadrzędnego sterowania przekształtnikiem energoelektronicznym zasilającym silnik oraz zdalnego odczytu zwracanych przez niego wielkości. Automatyzacja stanowiska istotnie skraca czas wykonywanych pomiarów, minimalizuje ryzyko popełnienia błędów i odciąża obsługę.

EN

The paper presents a laboratory test bed for drive units with high-speed electric motors designed for power tools. The rated power of such motors does not exceed 2 kW while the rotational speed is less than 15 000 rpm. The test stand enables measurement of motor torque, rotational speed, electric currents and voltages in the electronic drive system as well as visualisation and registration of time series of the observed quantities. A high-speed, three-phase permanent-magnet generator and a set of resistors load the tested motor. A MOSFET transistor chopper allows continuous adjustment of the load. Use of programmable measuring instruments enables automatisation of experiments and tests. The procedure involves a computerised control of the measurement process and recording of test results. The measurement scenario is coded as a script in Python high-level object-oriented programming language. Communication with instruments is carried out using VISA software architecture and various hardware interfaces including RS-232, Ethernet and USB. Commands and queries making up the dialogue with instruments are formulated in SCPI language. The proposed procedure takes advantage of remote control and measurement functionalities implemented in the prototype inverter firmware. Tests automatisation considerably shortens time of experiments, minimizes risk of errors and reduces staff involvement.

Słowa kluczowe

PL

automatyzacja pomiarów; programowalne przyrządy pomiarowe; hamownia; bezszczotkowy silnik prądu stałego

EN

tests automation; programmable instruments; motor test bench; DC brushless

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 2 (118)
• Strony: 59--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tutaj A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Drabek T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Dzwiński T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Piątek P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Baranowski J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1]. Ł. Cyganik, E. Król, J. Baranowski, T. Drabek, T. Dziwiński, P. Piątek: "Konstrukcja bezszczotkowego silnika do zakrętarki elektromechanicznej", Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 2, str. 141 -145, 2017.
• [2]. M. Baszyński, R. Dudek, A. Dziadecki, A. Stobiecki: "Badanie sprawności układu maszyna PMSM – przekształtnik w szerokim zakresie przetwarzanej mocy", Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 2, str. 101 -106, 2017.
• [3]. P. Bogusz, M. Korkosz, J. Prokop, P. Wygonik: "Wybrane wyniki badań laboratoryjnych bezszczotkowego silnika z magnesami trwałymi", Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 1, str. 237-241, 2017.
• [4]. M. P. Ciurys, I. Dudzikowski, M. Pawlak: "Laboratory tests of a PM BLDC motor drive", Selected Problems of Electrical Engineering and Electronics (WZEE), Kielce, 17–19 September 2015.
• [5]. K. Krykowski: "Silniki PM BLDC. Właściwości, sterowanie, aplikacje", Wydawnictwo BTC, Legionowo 2015.
• [6]. L. Grzesiak, A. Kaszewski, B. Ufnalski: "Sterowanie napędów elektrycznych. Analiza, modelowanie, projektowanie", wydanie pierwsze, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).