Vääntömomentin mittaus kotikonstein
matti....@gmail.com
sähkömoottoreiden vääntömomentti kotikonstein. Uskoisin että
siihen tarvitaan jonkin sortin jousivaakaa, mutta miten saada voima
siirtymään vaakaan? Jonkinlainen kuistava kytkin tms?
T
joka oli laakeroitu axelin suuntaisesti, ts. moottori voi periaatteessa
pöyriä (todellisuudessahan tämä oli estetty, ehkä 1/4 kierrosta oli
mahdollista). Kehto oli kytketty vivun avulla vaakaan. Sitten moottori
käyntiin ja akselia jarrutettiin, jolloin moottori pyrki kääntymään ja
vaaka näytti vääntövoiman. Kun tiedettiin vipuvarren pituus niin
laskemalla vaaka saatiin kalibroitua. Vielä saatiin momenttikäyrä, kun
jarrutettiin eri kierroslukuihin ja vaa'an lukema merkittiin muistiin.
Tämä on siis ns. "jarrupenkki", en tiedä onnistuuko kotikonstein, mutta
miksikäs ei...
Tomppa
Pellepeloton
T wrote:
> Koulussa momentia mitattiin niin että moottori oli riipustettu kehtoon
> joka oli laakeroitu axelin suuntaisesti, ts. moottori voi periaatteessa
> pöyriä (todellisuudessahan tämä oli estetty, ehkä 1/4 kierrosta oli
> mahdollista). Kehto oli kytketty vivun avulla vaakaan. Sitten moottori
> käyntiin ja akselia jarrutettiin, jolloin moottori pyrki kääntymään ja
> vaaka näytti vääntövoiman. Kun tiedettiin vipuvarren pituus niin
> laskemalla vaaka saatiin kalibroitua. Vielä saatiin momenttikäyrä, kun
> jarrutettiin eri kierroslukuihin ja vaa'an lukema merkittiin muistiin.
> Tämä on siis ns. "jarrupenkki", en tiedä onnistuuko kotikonstein, mutta
> miksikäs ei...
>
> Tomppa
>
rakentelemaan moista sydeemiä.
t. matti
Ari Järmälä
Eikös sen voi laskea ihan vaan vaikka lukion fysiikan kurssien
perusteella?
Teho = kulmanopeus * vääntömomentti
Jos siis tiedät tuon moottorin tehon (100 W) ja sen akselin
kulmanopeuden (esim. kierrosluvun 1500 kierr/min), niin
vääntömomentti = teho / kulmanopeus
Esim: 100 W / (1500 kier/min / 60 s/min * 2*pii/kierr)
= 0,64 Nm
Eh? Tosin lukiosta on jo vuosikymmeniä aikaa...
T. Ari Järmälä
Katti
> Sat, 26 Aug 2006 17:30:22 -0700, matti.piilola kirjoitti:
>
>> Kertokaapas viisaat, miten voidaan mitata pienten n. 100 W
>> sähkömoottoreiden vääntömomentti kotikonstein. Uskoisin että
>> siihen tarvitaan jonkin sortin jousivaakaa, mutta miten saada voima
>> siirtymään vaakaan? Jonkinlainen kuistava kytkin tms?
>
> Eikös sen voi laskea ihan vaan vaikka lukion fysiikan kurssien
> perusteella?
Eipä taida ihan riittää lukion fysiikka
>
> Teho = kulmanopeus * vääntömomentti
Antoteho = kulmanopeus * vääntömomentti
Ottotteho= virta*jännite ( nyt tässä yksinkertaistuksena
tasavirtammmoottori)
>
> Jos siis tiedät tuon moottorin tehon (100 W) ja sen akselin
> kulmanopeuden (esim. kierrosluvun 1500 kierr/min), niin
>
> vääntömomentti = teho / kulmanopeus
vääntömomentti = ANTOteho / kulmanopeus
Ja ongelmahan on että antotehoa ei tiedetä, sen tosin saa selville
mittaamalla momentin ja kulmanopeuden.
Moottorin NIMELLISteholla ei oikein ole mitään tekemistä sen
jollakin hetkellä antaman tehon kanssa. Polttomoottoreissa
teho usin kertoo sen maksimitehon mitä moottorista saa otettua
ulos. Sähkömoottorissa nimellisteho taas kertoo sen mikäverran
siitämoottorista voi ( esimerkiksi jatkuvasti) ottaa ulos ennen kuin
moottoria hajoaa.
>
> Esim: 100 W / (1500 kier/min / 60 s/min * 2*pii/kierr)
>
> = 0,64 Nm
Tntäs, jos otat akselista kiinni niin että se pysähtyy, momenttia
selvästi tulee, ja sähköä menee sisään ( ja aika paljon ) ?
Nolla kertaa momentti antaa nolla tehon.
Tai intäs kun annat moottorin pyöriä ilman kuormaa ....
Eli siis sähkömoottorin hyötysuhde akseli pysäytettynä tai vapaana
on nolla, se siis ottaa tehoa sisään mutta ei anna ulos.
Varsinkaan tuota pysäytystä ei kannata hirveästi kokeilla
ilman virtarajaa yms koska kyllähän se sisäänmenevä teho
jonnekkin joutuu ja se on lämmöksi eli moottori kärähtää.
Katti
Ari Järmälä
> Moottorin NIMELLISteholla ei oikein ole mitään tekemistä sen
> jollakin hetkellä antaman tehon kanssa.
Eipäs nyt takerruta yksityiskohtiin ;-)
> Tntäs, jos otat akselista kiinni niin että se pysähtyy, momenttia
> selvästi tulee, ja sähköä menee sisään ( ja aika paljon ) ?
> Nolla kertaa momentti antaa nolla tehon.
Mekaanisesti sen teho todellakin silloin on nolla, koska akseli ei pyöri.
> Tai intäs kun annat moottorin pyöriä ilman kuormaa ....
Jep, tätä olenkin aina ihmetellyt: kuinka paljon sähkömoottori ottaa
tehoa, kun sitä ei kuormiteta?
> Katti
- Ari Järmälä
Juhani Varemo
> Jep, tätä olenkin aina ihmetellyt: kuinka paljon sähkömoottori ottaa
> tehoa, kun sitä ei kuormiteta?
Riippuu hyvin paljon moottorityypistä, kierrosluvusta ja moottorin koosta.
Tyhjäkäyntihäviöt (teho) lienevät suurinpiirtein seuraavat:
- mekaaniset häviöt (laakerikitka, ilmanvastus, mahdollinen
jäähdytyspuhallinsiivikko, mahdollisten harjoen kitka etc.)
- sähköiset häviöt (käämityksen resistiiviset häviöt, rautahäviöt)
- hahdollisen elektroniikan häviöt (harjattomat DC-koneet etc.)
Hyvin suunnitellun isohkon 3-v-moottorin tyhjäkäyntiteho on hyvin pieni osa
moottorin nimellistehosta. Miniatyyrikokoisissa DC-moottoreissa ei tähän
oikein päästä.
--
<juhani>
jubakko
Juhani Varemo kirjoitti:
Isojen moottoreiden hyötysuhteet on parhaimmillaan yli 97 %, kuitenkin
selvästi yli 90 % ellei tarvita jotakin poikkeuksellisia
ominaisuuksia, suuria momentteja esimerkiksi. Kun tehot on vaikka
luokkaa 5 MW on häviötehokin melkoinen. Lämmöksihän tuo menee ja
jos se hukataan ilmaan, pitää jäähdytysilmaa kiertää moottorissa
paljon. Tuulettimien tarvitsema teho voi olla 100 kW, eli
tyhjäkäydessä kone ottaa ton tehon + laakereiden hankaushäviöt.
Laakereiden hankaushäviöt voi olla isoilla koneilla muutamia
kilowatteja.
Toki on vedellä jäähdytettäviä koneita, joissa tuuletushäviöt on
paljon pienemmät. Tosin veden pumppaaminen taas tarvitsee energiaa,
mutta sitä ei taideta yleensä ottaa moottorin akselilta.
Eräs moottori tosin käytti palopumppua poralautalla ja pumpulta
otettiin vesijäähdytteisen moottorin tarvitsemä jäähdytysvesi.
Se oikosulkumoottoreista.
Mahdetaanko isoja tasavirtakoneita rakentaa edelleen? Nykyään
korvataan vanhat DC-käytöt oikosulkumoottori-taajuusmuuttaja
-yhdistelmällä.
-Juba
Aki Mannonen
> Mahdetaanko isoja tasavirtakoneita rakentaa edelleen? Nykyään
> korvataan vanhat DC-käytöt oikosulkumoottori-taajuusmuuttaja
> -yhdistelmällä.
Kyllä niitä käytetään paikoissa joissa vaaditaan suuri säätötarkkuus.
Esim paperikoneissa
Jari Kielinen
Paperikoneiden käyttöjen kanssa ollaan vähän kaukana 100 W tehoista,
mutta kun nyt lipsahti, niin jatketaan:-)
Vanhoja DC-käyttöjä on paperikoneissa pilvin pimein, mutta eipä taida
olla yhtään uuden paperikoneen asennusta viimeiseen yli 10 vuoteen,
jossa olisi käytetty DC-moottoreita. AC-moottoreiden pienempi huollon
tarve ja halvempi hinta on se syy. Säätöteknisesti ongelmia ei enää
ole. Suoravetoiset kestomagneettimoottorit ovat tulossa joihinkin
sovelluksiin. Niillä päästään eroon alennusvaihteista.
Jari
T
kaivoshissit ja sementtitehtaat:
Output power: 700 to 1960 kW
Number of poles: 8
Torque range: 16000 - 57000 Nm
sekä pienemää DMP-tyyppiä alueella 1 - 200 kW, sekä DMI-sarjaa alueella
25-400 kW
General Electric rakentaa ainakin 3350 kW (4500 Hv:aan) asti
(http://www.geindustrial.com/cwc/products?famid=23)
Paperikoneissa ei käytetä noin isoja tehoja, eikä enää DC-koneita, koska
siellä on siirrytty valta-axelikäytöistä (jossa telasto sai
käyttövoimansa vaihteistojen kautta ja valta-axelia pyritettiin suurilla
DC-moottoreilla) suoriin, lähes jokaista telaa itsenäisesti
pyörittäviin, taajuusmuuttajaohjattuihin oikosulkukoneisiin. Sillä on
mm. sellainen etu, että saadaan hyvin tarkasti säädettävä, hieman eriävä
telojen pintanopeus, joka on tarpeen paperin ohetessa kun se siirtyy
viiran päästä kuivausryhmien ym. kautta vastaanottopäähän. Nykyisten
hyvien säätimien ja tietokoneohjauksen ansiosta on paperien laatua saatu
parannettua huimasti, kun pyörintänopeuden säätö saadaan halutunlaiseksi.
T
jubakko
T kirjoitti:
Paperikoneisiin tarkoitetut hitaat koneet on kestomagneettikoneita
(AMZ) eli roottorissa ei ole oikosulkuhäkkiä vaan kestomagneetit. Tuo
vähentää häviöitä roottorissa, mutta momenttia irtoaa kuitenkin
paljon. Runkona on ripajäähdytteinen HXR-tyyppinen tai vesikierrolla
jäähdytetty vastaava. Sopii toki muihinkin hitaisiin käyttöihin,
kuten myllyt. Samaa kestomagneettitekniikkaa käytetään
compact-azipodeissa eli potkurikoneina.
Momenttia isoista kestomagneettikoneista taitaa irrota suunnilleen
saman verran kuin yllä mainitusta LAN-tyyppisestä DC-koneesta, liekö
akselikorkeudet samoja? Noissa alkaa virrat olemaan melkoisia ja
kaapeloinnit on melko haastavia koneen sisällä.
Säätötarkkuus saadaan oikosulkukoneilla tarkaksi takometrilla.
-juba
jubakko
matti....@gmail.com kirjoitti:
Jaruttamalla on noita momentteja mitattu, ainakin oikosulkukoneista.
Niissä momentti riippuu pyörimisnopeudesta. Kaippa siinä on tuo
vaaka ja vipuvarsi ynnä jokin kytkin. Mitataan nopeus ja vaa'an
näyttämä ja sama uudestaan jarruttamalla enemmän, jolloin voidaan
piirtää momenttikäyrä. Yksi tapa on mitata kiihdyttämällä, mutta
tuosta ei ole tarkempaa tietoa. Taajuusmuuttajaohjatulla kuormakoneella
tuon ehkä voisi toteuttaa kummin päin tahansa. Aika kova koe koneelle
kun jarrutetaan jumiin asti. Varsinkin jos käytetään
nimellisjännitettä.
-juba
Pellepeloton
Niinpä niin, 100 W tehoisista pienistä DC moottoreista ja
kotikonsteista ajauduttiin sitten paperikoneisiin, taajuusmuuttajiin ja
oikosulkumoottoreihin. Mutta edelleen tuo ensimmäinen vastaus on
paras, siinä kerrottiin yksinkertainen sydeemi, miten tuollaisen
pikkumoottorin vääntömomentin voi keittiön pöydällä mitata.
Kiitos siitä.
matti