7. Указания по проведению лабораторной работы

Проверка работоспособности стенда и подготовка его к работе

Перед включением стенда необходимо убедиться в том, что к нему подключены на левой стороне приборного блока сетевой кабель, кабели БДПТ и двигателя постоянного тока ДПТ, на лицевой панели кабели датчика ДС и компьютерный кабель. Выключатели QF и QF_я должны быть установлены в положение OFF (выключено), регуляторы нагрузочного устройства R_я – в положение «1», R_в – в среднее положение, переключатель SA_в – в нижнее положение. На функциональной схеме управляющей части преобразователя частоты установить регулятор задатчика частоты вращения R в крайнее положение против часовой стрелки, переключатели SA1 и SA2 блока управления установить в нижнее положение, SA3 – в верхнее положение, выключатель Компьютер/Автономно в нижнее положение. Включить сетевые выключатели на левой боковой панели приборного блока. На лицевой панели приборного блока должен загореться зеленый индикатор.

Перевести выключатель нагрузочного устройства SA_в в верхнее положение. Вращая ручку регулятора R_в, установить значение тока возбуждения 1,8 А по стрелочному индикатору РА_в.

Перевести выключатель инвертора QF в положение ON (включено), тумблер SA1 перевести в верхнее положение. Плавно вращая ручку регулятора задатчика скорости R по часовой стрелке, запустить БДПТ. Увеличить частоту вращения до максимального значения. Убедиться, что частота вращения отображается на индикаторе HG. Плавно уменьшить частоту вращения до 2000 об/мин. Выключатель нагрузочного устройства QF_я перевести в положение ON. Вращая ручку тормозного реостата R_я по часовой стрелке (т.е. уменьшая значение сопротивления R_я), убедиться в том, что ток якоря ДПТ увеличивается (по стрелочному индикатору РА_я), не допускать увеличения тока более 10 А. Одновременно, должен увеличиваться ток инвертора I_d (по стрелочному индикатору РА).

Вернуть тормозной реостат R_я в положение «1». Перевести выключатель QF_я в положение OFF. Выключатель SA_в перевести в нижнее положение. Плавно уменьшить частоту вращения двигателя до минимальных оборотов. Проверить работу выключателя SA2 Реверс. При переводе SA2 в верхнее положение происходит торможение двигателя и реверс. Рекомендуется реверсировать двигатель при малых оборотах во избежание больших бросков тока. Перевести выключатели SA1 и SA2 в нижнее положение. Выключатель QF перевести в положение OFF.

Примечание: во избежание появления больших пусковых токов двигателя в процессе работы со стендом необходимо контролировать положение регулятора R перед включением двигателя: прежде чем перевести переключатель SA1 в верхнее положение, необходимо убедиться в том, что ручка регулятора R повернута против часовой стрелке до упора. Вращать регулятор R необходимо плавно, избегая резких движений.

Для проверки работоспособности интерфейса пользователя необходимо запустить на компьютере программу SM (Пуск→Программы→home→SM). На лицевой панели приборного блока справа от разъема «Компьютер» перевести выключатель в верхнее положение. В этом режиме выключатель SA1 и индикатор HG не функционируют.

В исходном состоянии пользователю доступны кнопки Выход, Порт и окно списка справа от кнопки Порт. В окне списка необходимо выбрать номер порта, к которому подключен интерфейсный кабель, и нажать кнопку Порт. После установки связи с микроконтроллером стенда в строке сообщений появится строка «Порт готов». В случае отсутствия связи появится сообщение «Нет связи со стендом, выберите другой порт или проверьте кабель».

После появления сообщения «Порт готов» кнопка Пуск становится доступной. На лицевой панели приборного блока перевести выключатель инвертора QF в положение ON. В окне интерфейса пользователя нажмите кнопку Пуск. Вращая регулятор R на лицевой панели приборного блока, установите частоту вращения двигателя 1000…2000 об/мин. Нажатие кнопки Стоп останавливает двигатель. При нажатии на кнопку График выводятся зависимости n = f(t) и M = f(t). Кнопка Выход предназначена для завершения работы с программой SM.

Статические характеристики синхронного двигателя

В данной работе исследуются статические и энергетические характеристики БДПТ: зависимость частоты вращения от момента нагрузки n = f(M_н), зависимости потребляемой мощности и КПД от мощности на валу - P₁ = f(P₂),  = f(P₂). Характеристики снимаются для двух заданных величин частоты вращения: 2000 об/мин и 4000 об/мин. Во время проведения опыта заполняются помеченные значком «*» строки таблицы 2: I_я – ток якоря ДПТ по прибору РА_я, I_d – ток инвертора по прибору РА, n – частота вращения. Строка таблицы ТР – номер на лимбе тормозного резистора R_я, символ «-» означает отключение нагрузочного устройства (QF_я – в положении OFF).

Таблица 2 – Статические характеристики синхронного двигателя

ТР	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Id, А *
n, об/мин *
М, Нм *
P2, Вт
P1, Вт
, %

Перед началом опыта убедиться в том , что органы управления на лицевой панели стенда находятся в исходном состоянии: выключатель QF в положении OFF, регулятор R в положении против часовой стрелки до упора, выключатель SA в нижнем положении, выключатель QF_я в положении OFF, тормозной резистор R_я в положении «1», выключатель SA_в в нижнем положении, регулятор R_в в среднем положении.

Включить стенд в сеть. Запустить на компьютере программу SM. Процесс подготовки компьютерной программы к работе описан в разделе «Описание интерфейса пользователя». После установки компьютера со стендом нажать кнопку Пуск. Плавно вращая регулятор R по часовой стрелке установить частоту вращения 2000 об/мин. Выключатель SA_в перевести в верхнее положение, регулятором R_в установить ток возбуждения ДПТ 1,8 А. Выключатель QF_я перевести в положение ON. Установить тормозной резистор R_я в положение, при котором максимальный ток якоря ДПТ не превышает 10 А, например в положение «10». Изменяя значение ТР, приступить к снятию показаний и заполнению таблицы 2. Во избежание перегрева тормозного резистора снятие показаний для ТР = 10, 9, 8, 7 проводить за более короткое время.

Привести органы управления стенда в исходное состояние. Повторить опыт для n = 4000 об/мин и заполнить строки таблицы, помеченные значком «*».

Мощность P₂ = М∙(π/30)∙n.

Мощность, потребляемая от источника P₁ = U_d∙I_d = 48∙I_d.

КПД  = (P₂/ P₁) ∙100%.

Выполнив указанные расчеты, заполнить таблицу 2 для n = 2000 об/мин и n = 4000 об/мин.

Перевести выключатель SA3 в нижнее положение, замкнув таким образом обратную связь по частоте вращения, и выполнить вышеприведенный опыт в этом режиме работы двигателя. После окончания опыта вернуть SA3 в верхнее положение.

Пуск БДПТ

Цель этого опыта - получить зависимости n = f(t) и M = f(t) – характеристики разгона двигателя до установившегося значения. Данная характеристика позволяет произвести оценку некоторых динамических параметров двигателя – электромеханическую постоянную времени и ряд других, оценить величину пускового момента двигателя. Для проведения опыта необходимо запустить программу SM на компьютере (стенд должен быть включен в сеть).

Данный опыт проводится для частот вращения – 2000 об/мин и 4000 об/мин. Последовательность действий следующая. Стенд включен в сеть. Программа SM на компьютере готова к работе.

Пуск двигателя при ступенчатом задающем воздействии производится следующим образом. Нажав кнопку Пуск, запустить двигатель. Установить частоту вращения 2000 об/мин. Остановить двигатель, нажав кнопку Стоп. Вновь запустить двигатель. Через 2…3 секунды остановить его и нажать кнопку График. Выполнить опыт для частоты вращения 4000 об/мин. Повторить вышеприведенный опыт с замкнутым контуром обратной связи по частоте вращения.

Примечание: если при нажатии кнопки Пуск двигатель не запускается (сработала токовая защита блока управления), необходимо нажать кнопку Стоп и снова запустить двигатель, либо уменьшить величину задающего воздействия с помощью регулятора R.

Пуск двигателя при ступенчатом возмущающем воздействии производится следующим образом. Включить нагрузочное устройство. Тормозной реостат R_я установить в положение 8. Перевести выключатель QF_я в положение OFF (выключено). Произвести запуск двигателя, причем примерно через одну секунду перевести выключатель QF_я в положение ON (включено). Через 2…3 секунды остановить его и нажать кнопку График. Повторить указанную выше процедуру для частоты вращения 4000 об/мин. Повторить вышеприведенный опыт с замкнутым контуром обратной связи по частоте вращения.

Для вывода графиков на печать и сохранения их на диске воспользуйтесь кнопками управления секции «Печать» .

Исследование осциллограмм сигналов управления

Сигналы управления выводятся на осциллограф с целью визуального контроля выходных сигналов инвертора в процессе работы двигателя - фазного тока двигателя IфА и линейного напряжения U_BC. Наблюдение сигналов проводить при изменении частоты вращения в пределах 2000…4000 об/мин. Форма фазного тока должна соответствовать трапецеидальному способу формирования фазных токов статора. Увеличив развертку осциллографа при наблюдении формы линейного напряжения можно определить частоту высокочастотных ШИМ-импульсов, переключающих транзисторные ключи инвертора.

Примечание: при использовании двухканального (двухлучевого) осциллографа, каналы которого имеют общую точку, при подключении одного канала к гнездам IфА, запрещается подключать другой канал осциллографа к каким-либо другим гнездам схемы. Невыполнение этого условия может привести к выходу стенда из строя.

Окончание работы со стендом

Установить органы управления стенда в исходное состояние. Завершить работу компьютерной программы SM. Выключить компьютер. Отключить сетевые выключатели на боковой панели приборного блока.

Указания по оформлению отчета

Отчет должен содержать:

1. Наименование работы

2. Цель работы, программу работы

3. Расчетные формулы и расчет

4. Таблицы с результатами измерений и расчетов

5. Графики пуска двигателя

6. Выводы по работе

7. Ответы на контрольные вопросы.