Контрольні запитання

1 Що таке КУВ? Тиристор? Диністор? Семістор?

2 Принципи керування потужністю з допомогою напівпровідникових переключаючих елементів.

3 Пояснити досліджувану схему

Лабораторна робота №14

Тема: дослідження динамічних режимів двигуна постійного струму

Мета: вивчення динамічних режимів двигуна постійного струму; розрахунок його параметрів і побудова перехідних характеристик

Технічне забезпечення: ПЕОМ MathCad 60

Короткі теоретичні відомості

Основні типи машин можна привести до узагальненої електричної машини, яка має на роторі і на статорі по дві симетричні обмотки ax, ay і AX, AY відповідно, причому в кожній парі обмотки зсунуті на 90 градусів. Будь-яку багатофазну симетричну машину можна привести до двофазної, а однофазну обмотку отримати із двофазної, з’єднавши пару обмоток послідовно. Кожна із обмоток повинна бути виконана так, щоб розподіл магніторушійної сили (МРС) у просторі був близьким до синусоїдального.

Синхронна машина (рисунок 141) отримується із узагальненої машини, якщо до однієї пари обмоток на роторі чи статорі підвести постійний струм. При цьому достатньо мати тільки одну обмотку постійного струму (обмотку збудження), у якій результуюча МРС рівна геометричній сумі МРС двох обмоток.

Рисунок 14.1 – Схема синхронної машини

Якщо обмотка збудження розміщена на роторі, що обертається з частотою n, то обмотки статора перетинаються магнітним потоком Ф і в них індукується ЕРС з частотою , зсунуті по фазі на кут 90. При проходженні по обмотках статора змінного струму утворюється поле статора (якоря), що обертається із тією ж швидкістю, що і ротор, і в тому ж напрямі.

Таким чином, і в синхронній машині магнітні поля статора і ротора взаємно непорушні. Це властиво для будь-якої кутової швидкості ротора, оскільки частота ЕРС обмоток статора міняється із зміною швидкості ротора. Таким чином, синхронна машина може працювати тільки із ковзанням, рівним нулю.

Машина постійного струму утворюється із синхронної, якщо її якір обладнати колектором, який в генераторному режимі грає роль випрямляча, а в режимі двигуна – перетворювача частоти (рисунок 14.2). завдяки наявності колектора по обмотці якоря проходить змінний струм, а в зовнішньому колі, пов’язаному з якорем, – постійний. Особливість роботи колекторної машини в порівнянні із статичними випрямлячами і перетворювачами частоти буде показано нижче.

Рисунок 14.2 – Машина постійного струму

Подібність електричних машин усіх типів породжує схожість і в окремих питаннях теорії і конструкції машин. Не тільки вал, підшипники, вітряки, станина, підшипникові щити мають схожу конструкцію у всіх електричних машин. Якір машини постійного струму збирається з тонких (0.35-0.5 мм) листів електротехнічної сталі таким же чином, як якір синхронної машини і сердечники ротора та статора асинхронної машини. Схожу конструкцію мають і зубцевої зони всіх машин. Окремо стоїть колектор машини постійного струму – досить специфічний і трудомісткий вузол машини.

Проте при випуску машин малої потужності постійного струму і синхронних, і навіть машин постійного струму, асинхронних (машин постійного струму з розподіленими обмотками) можлива суттєва уніфікація.

Хід роботи

Використовуючи програмне середовище MatCAD розрахувати параметри двигуна ( технічні дані двигуна вибирати з таблиці 14.1 згідно з даними варіантами); побудувати перехідні характеристики за швидкістю та струмом і графіки залежностей швидкості та струму від часу.

Таблиця 14.1 – Параметри двигуна за варіантами

№ варіанту	Pnom	Unom	Inom	nnom	RaM	Rdp	J
1	9000	230	46	2300	0.16	0.11	0.048
2	8000	200	43	2500	0.19	0.13	0.042
3	8500	250	49	2000	0.13	0.10	0.051
4	9200	270	52	2400	0.11	0.13	0.045
5	8800	240	47	2100	0.15	0.12	0.049
6	9100	220	45	2200	0.17	0.14	0.050
7	9500	260	44	2300	0.16	0.12	0.051
8	9200	250	52	2000	0.11	0.13	0.042

Тут:

• P_nom – номінальна потужність двигуна;

• U_nom – номінальна напруга якоря;

• I_nom – номінальний струм якоря;

• n_nom – номінальна швидкість обертання;

• R_aM – опір якоря двигуна;

• R_dp – опір додаткових полюсів двигуна;

• J – момент інерції двигуна.

Задати технічні дані двигуна і розрахувати параметри двигуна за такими формулами (далі курсивом зображення з Матлабу):

Задати додаткові дані для розрахунків:

Задати графік напруги на якорі двигуна

Знайти аналітичний розв’язок, для чого:

Знайдемо передавальні та перехідні функції за швидкістю та струмом:

Знайдемо перехідні характеристики за струмом і за швидкістю:

Знайдемо і побудуємо графіки залежностей швидкості та струму від часу:

5 Проаналізувати одержані результати і зробити висновки.

Контрольні питання

1 Способи збудження і упраління двигунів постійного струму

2 Типи якорів і способи зменшення інерційності двигунів

3 Схема машини постійного струму

4 Що таке перехідна функція

5 Що таке перетворення Лапласа