Описание лабораторной установки

Принципиальная схема электрических соединений лабораторной установки показана на рис. 8.6. Она включает в себя:

• сельсин-датчик СД и сельсин-приемник СП1, жестко связанные своими корпусами с соответствующими неподвижными шкалами, роторы сельсинов связаны с подвижными стрелками индикаторов;

• лабораторный автотрансформатор АТ для питания обмоток возбуждения сельсинов;

• переключатель рода работ В, обеспечивающий индикаторный и трансформаторный режимы;

• электроизмерительные приборы.

Содержание работы

1. Изучить конструкцию сельсинов и принцип их работы в индикаторном и трансформаторном режимах.

2. Получить экспериментальным путем для индикаторного режима зависимости синхронизирующего момента сельсинов от угла рассогласования .

3. Определить экспериментальным путем для трансформаторного режима зависимость ЭДС обмотки синхронизации приемника от угла рассогласования .

4. П остроить полученные экспериментальным путем зависимости в виде соответствующих графиков и объяснить их.

Порядок выполнения

Собрать схему (см. рис. 8.6) и определить цены делений измерительных приборов.

Нажатием кнопки "Пуск" магнитного пускателя подключить стенд к сети и установить номинальное напряжение питания обмоток возбуждения сельсинов (выключатель В замкнут - индикаторный режим).

Снять зависимость для индикаторного режима работы. Для этого вначале установить угол рассогласования сельсинов . В обмотках синхронизации и линиях связи токи при этом отсутствуют. Затем, задавая ротору датчика значения углов , выполнить отсчеты по электроизмерительным приборам и динамометру через каждые 10…15° угла рассогласования вплоть до срыва слежения при . Данные измерений записать в табл. 8.1. В показаниях динамометра F необходимо учитывать цену деления, указанную на рабочем месте.

Таблица 8.1

UВД = = UВП

F

деления

В

деления

А

деления

А

деления

А

деления

А

град

град

град

деления

Н

Нм

Снять зависимость для трансформаторного режима. Для этого разомкнуть цепь питания обмотки возбуждения сельсина-приемника. Скорректировать величину напряжения питания .обмотки возбуждения датчика . Установить . Зафиксировать неподвижно ротор сельсина-приемника при , когда ЭДС в обмотке возбуждения приемника максимальная.

Затем, поворачивая ротор сельсина-датчика, через каждые 10° фиксировать изменение ЭДС , снимая отсчеты с электроизмерительных приборов и записывая их в табл. 8.2 (до ).

Таблица 8.2

деления

В

деления

А

деления

А

деления

А

деления

А

град

град

град

деления

В

Содержание отчета

В отчете должна быть представлена рабочая схема (см. рис. 8.6), таблицы опытных и расчетных данных, соотношения и графики.

В кратких выводах по работе следует проанализировать полученные характеристики и дать оценку результатам.

Построить зависимости , , , .

В соответствии с данными трансформаторного режима (см. табл. 8.2) построить полученную экспериментально зависимость .

Контрольные вопросы

1. Назначение сельсинов. Начертите эскиз конструкции и схемное изображение сельсинов.

2. Как работают сельсины в индикаторном режиме передачи угла?

3. Как работают сельсины в трансформаторном режиме передачи угла?

4. Как определяется величина синхронизирующего момента сельсинов в лабораторной работе?

5. Объясните вид зависимостей , .

Лабораторная работа № 9

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВУХФАЗНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МИКРОДВИГАТЕЛЯ С ПОЛЫМ РОТОРОМ

Цель работы

Изучить устройство двухфазного асинхронного исполнительного микродвигателя с полым ротором, снять экспериментально основные характеристики, приобрести навыки в управлении исполнительным микродвигателем и в работе с аппаратурой регулирования и измерений на лабораторном стенде.

Краткие теоретические и практические сведения

Д вухфазный асинхронный исполнительный микродвигатель широко используют в схемах общепромышленной и авиационной автоматики. Его основное достоинство – хорошие регулировочные свойства, позволяющие применять его в управляемых электроприводах и следящих системах. Частота и направление вращения микродвигателя зависят от напряжения питания его обмотки управления. Схема микродвигателя показана на рис. 9.1.

На статоре микродвигателя расположены две взаимно перпендикулярные обмотки – обмотка возбуждения В и обмотка управления У. Обмотка возбуждения запитывается переменным напряжением неизменной величины . Напряжение питания на обмотку управления подаётся от схемы управления. В зависимости от величины (или фазы) изменяется скорость вращения двигателя.

Как и в любом другом асинхронном двигателе, в рассматриваемом двигателе статорные обмотки должны создать вращающееся магнитное поле (рис. 9.3, а). Для этого необходимо выполнить следующие условия:

• обмотки В и У должны быть расположены в пространстве под углом ;

• токи в обмотках В и У должны быть сдвинуты по фазе на четверть периода;

• м агнитодвижущие силы обмоток должны быть одинаковыми по величине .

П роцесс образования кругового вращающегося магнитного поля при выполнении этих условий изображен на рис. 9.2, на котором показан закон изменения токов в обмотках в функции времени и направление вектора магнитной индукции для трёх моментов времени при , , , поэтому вектор индукции магнитного поля направлен по оси обмотки В. В момент времени и вектор индукции будет иметь другое направление. Таким образом, благодаря периодическому изменению тока в обмотках вектор магнитной индукции при выполнении указанных условий будет вращаться, а его конец – описывать окружность (рис. 9.3, а). Частота вращения определяется частотой напряжений питающей сети , где – число пар полюсов, для рассматриваемого случая .

Для управления двигателем применяют амплитудный (чаще всего) или фазный методы.

При амплитудном управлении, изменяя амплитуду напряжения питания обмотки управления , изменяют и намагничивающую силу этой обмотки . Например, если уменьшить, то уменьшится ток обмотки управления и её магнитный поток.

Если вектор магнитной индукции при вращении не сохраняет постоянной величины, то результирующий поток становится не круговым, а вращающимся эллиптическим (рис. 9.3, б). Если снять напряжение с обмотки управления ( ), то магнитный поток создаётся только обмоткой возбуждения, т. е. будет пульсирующим по оси этой обмотки d (рис. 9.3, в). Отношение величины напряжения управления к величине напряжения возбуждения называют коэффициентом сигнала .

О чевидно, при магнитный поток – вращающийся круговой, при – пульсирующий по оси обмотки возбуждения, при – вращающийся эллиптический. Это относится к микродвигателям с одинаковыми обмотками управления и возбуждения. Благодаря вращающему магнитному полю в микродвигателе с полым ротором, как и в обычном короткозамкнутом асинхронном двигателе, создаётся вращающий электромагнитный момент. При этом полый ротор выполняет роль короткозамкнутой обмотки. Вращающееся магнитное поле пересекает ротор и наводит в контурах ротора ЭДС, под действием которой по ротору протекают токи. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статорных обмоток с этими токами приводит к созданию электромагнитного момента (рис. 9.4). Величина момента зависит от величины магнитного потока, роторного тока и угла фазового сдвига между ЭДС и током ротора .

М еханическая характеристика микродвигателя является линейной (рис. 9.5) благодаря большому активному сопротивлению цепи роторных контуров. На рис. 9.5 характеристика обычного трёхфазного асинхронного двигателя показана пунктиром. При уменьшении коэффициента сигнала в двухфазном микродвигателе уменьшаются вращающийся магнитный поток и электромагнитный момент. КПД микродвигателя относительно невелик из-за больших собственных потерь.

Р егулировочные характеристики микродвигателя можно получить из анализа механических характеристик. Действительно, с ростом коэффициента сигнала скорость вращения двигателя увеличивается (рис. 9.6), причем только при М = 0 регулировочная характеристика проходит через начало координат. Практически микродвигатель всегда имеет зону нечувствительности, т. е. начинает вращаться только после подачи напряжения управления определенной величины, соответствующей коэффициенту сигнала трогания .

Конструктивно асинхронный микродвигатель с полым ротором (рис. 9.7) состоит из корпуса 1, внешнего сердечника статора 2 с обмотками 3, внутреннего сердечника статора 7, полого немагнитного ротора 4, вала (оси) 5, подшипниковых крышек 6.

П ри этом внутренний статор 7 служит для уменьшения магнитного сопротивления на пути магнитного потока. Полая конструкция ротора обеспечивает малую инерционность и высокое быстродействие.

В нашей стране выпускают несколько серий двухфазных исполнительных двигателей с полым ротором – АДП, ДИД, ЭМ. Уровень мощности микродвигателей составляет: АДП  – (9,5…62) Вт; ДИД – (0,1…10) Вт; ЭМ – (0,36…49) Вт; частота питающего напряжения двигателей: для АДП – 50 и 500 Гц; ДИД – 400 Гц; ЭМ – 400 Гц.