МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники
Лабораторная работа № 6
Исследование переходных процессов в двигателе постоянного тока при двухзонном регулировании скорости
Вариант – 2
Выполнил:
Проверил:
Магнитогорск, 2020
Цель работы: рассчитать и проанализировать переходные процессы UЯ(t), IЯ(t), (t) в различных режимах.
Таблица 1 – Параметры исследуемой цепи возбуждения по вариантам.
|
№ вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
парам. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
0.55 |
0.6 |
0.65 |
0.7 |
0.75 |
0.7 |
0.65 |
0.6 |
0.55 |
0.5 |
0.45 |
|
t1 |
0.15 |
0.15 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
|
t2 |
0.3 |
0.3 |
0.35 |
0.4 |
0.4 |
0.35 |
0.4 |
0.35 |
0.4 |
0.35 |
0.35 |
0.35 |
|
t3 |
0.6 |
0.6 |
0.65 |
0.75 |
0.7 |
0.7 |
0.75 |
0.7 |
0.75 |
0.75 |
0.7 |
0.7 |
|
t4 |
1.5 |
1.5 |
1.55 |
1.6 |
1.6 |
1.55 |
1.6 |
1.55 |
1.6 |
1.55 |
1.55 |
1.55 |
|
t5 |
1.8 |
1.8 |
1.85 |
1.9 |
1.9 |
1.85 |
1.9 |
1.85 |
1.9 |
1.85 |
1.85 |
1.85 |
|
t6 |
1.9 |
1.9 |
1.95 |
2.1 |
2.1 |
2.0 |
2.1 |
2.0 |
2.1 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
|
t7 |
2.1 |
2.1 |
2.15 |
2.3 |
2.3 |
2.2 |
2.3 |
2.2 |
2.3 |
2.2 |
2.2 |
2.2 |
Рисунок 1 – Структурная схема двигателя постоянного тока при регулировании скорости в двух зонах.
𝐼вн=30 А;
𝑅э=0,73 Ом;
𝑇м=0,017 с;
Момент статический:
МC = КФНIЯН=1,4*30=42 Н*м.
Суммарного момента инерции:
J
=
.
Рисунок 2 – Схема холостого хода.
Рисунок 3 – Переходный процесс при холостом ходе.
Участок времени от 0 до t1 - разгон двигателя до скорости х/х динамическим током, поток двигателя номинальный;
- снижение потока до значения кФmin по линейному закону приводит к увеличению тока якоря до значения IMAX , перегрузочная способность двигателя с уменьшением потока уменьшается;
- падение тока (t1) обусловлено тем, что в момент времени t1 напряжение якоря достигло номинального значения и установилось (перестало изменяться).
Рисунок 3 – Схема наброса нагрузки во время разгона и снятия её во время торможения.
Рисунок 4 – Переходный процесс при набросе нагрузки во время разгона и снятия её во время торможения.
0-t1: разгон двигателя под под действием динамического тока. В момент времени t1 - прикладывается статическая нагрузка.
t1-t2 : разгон под нагрузкой, из-за приложения нагрузки скорость «просаживается», но т.к. напряжение якоря продолжает расти, под действием динамического момента двигатель продолжает разгоняться.
t2-t3: напряжение якоря становится номинальным, поток снижается до минимального значения, ток растет до максимального значения, скорость продолжает расти от номинального значения до ωМАХ .
t3-t4: установившийся режим. Поток минимальный, скорость максимальная, ток выше статического.
t4-t5: поток увеличивается до номинального значения, ток якоря уменьшается до статического, скорость уменьшается до номинального значения.
t5-t6: напряжение якоря уменьшается по линейному закону, поток номинальный, двигатель тормозится статической нагрузкой (двигательный режим), скорость продолжает уменьшаться.
t6-t7: сброс нагрузки в момент времени t6, из-за чего скорость незначительно увеличивается, а затем уменьшается до нуля под действием отрицательного динамического момента (генераторный режим).
Рисунок 5 – Схема скачка напряжения 10%.
Рисунок 6 – Переходный процесс при скачке напряжения 10%.
В момент времени t1 происходит скачок напряжения в 10%, для испытания двигателя по управляющему воздействию, при номинальном магнитном потоке скорость и ток якоря реагируют на скачок напряжения перерегулированием, образуя колебание в период времени t1-t2 отрабатывает как колебательное звено.
Рисунок 7 – Схема скачка напряжения 10% при ослабленном магнитном потоке.
Рисунок 8 – Переходный процесс при скачке напряжения в 10% при ослабленном магнитном потоке.
При ослабленном магнитном потомке переходные процессы затянуты и изменяются практически по апериодическому закону.
Рисунок 9 – Схема броска нагрузки при номинальном потоке .
Рисунок 10 – Переходный процесс при броске нагрузки при номинальном потоке.
При подключении нагрузки момент времени t1 (возмущающее воздействие) в период времени t1-t2 скорость двигателя уменьшилась и переходный процесс скорости двигателя ωдв и тока iдв получился колебательным.
Рисунок 11– Схема скачка нагрузки при осламбленном магнитном потоке.
Рисунок 12 – Переходный процесс при скачке нагрузки при осламбленном магнитном потоке.
При подключении нагрузки (возмущающее воздействие) в момент времени t1 скорость двигателя уменьшилась, а ток якоря увеличился при ослабленном магнитном потоке, переходный процесс также апериодический и затянутый.
Рисунок 13 – Лачх и лфчх по управляющему воздействию с номинальным потоком.
Рисунок 14 – Лачх и лфчх по управляющему воздействию с ослабленным магнитным потоком.
Рисунок 15 – Лачх и лфчх по возмущающему воздействию с номинальным потоком.
Рисунок 16 – Лачх и лфчх по возмущающему воздействию с ослабленным магнитным потоком.
Из частотых характеристик по управляющему воздействию и по возмущающему воздействию видно, что частота сопряжения при ослаблении магнитного потока уменьшается, при управляющем воздействии характеристика имеет апериодический характер , при возмущающем воздействии также имеет практически апериодический характер.