319

11

5.Порядок выполнения работы

1.Установить переключатель S1 в положение "Резистивная нагрузка" и

включить стенд. Ручками резисторов R1 и R2 установить нулевые значения токов управления и смещения.

2.Не меняя положения ручки R1, снять зависимость Iн = f1(Iу).

3.Установить величину тока смещения Icм = 5 mA. Изменяя Iу от 0 до максимального значения, снять зависимость Iн = f2(Iy). Продолжить снятие характеристик при Iсм = 10, 15, 20, 25 mA. Результаты измерений и вычислений заносятся в табл. 1.1.

где Rу – сопротивление цепи управления, Ry = 500 Ом.

4. Включить в качестве нагрузки двигатель постоянного тока и повторить измерения. Результаты занести в таблицу. Определить ориентировочно диапазон устойчивого регулирования скорости вращения:

12

и зависимости Рн = fn(Ру).

6. Пользуясь построенными характеристиками, определить коэффициенты усиления по току к мощности:

6.Содержание отчета

1.Наименование работы и ее цель.

2.Задание.

3.Электрическая схема испытания МУ.

4.Табл.1.1 с результатами измерений и вычислений.

5. Характеристики управления и график зависимости IH = f( Iy ) и Рн = f(Py) с расчетами коэффициентов усиления.

6.Результаты определения диапазона регулирования двигателя.

7.Вопросы к защите

1.В чем преимущества двухполупериодного МУ перед однополупериодным?

2.Какова роль обмотки смещения МУ?

3.Какие основные требования предъявляются к материалу магнитопровода МУ?

4.Что изменится в магнитном усилителе, если потребуется усиление разности двух сигналов?

13

Лабораторная работа №2

ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕЛЬСИННОЙ ПАРЫ

Цель работы: ознакомление с принципом действия сельсинов и основными режимами их работы, снятие характеристик выходного напряжения в зависимости от угла поворота ротора сельсина-датчика при работе в трансформаторном режиме.

1. Принцип работы и область применения сельсинной пары

Сельсин представляет собой миниатюрную электрическую машину, в обычном исполнении сходную с синхронным генератором или двигателем.

Конструктивное исполнение их может быть различным. Преимущественное применение получили сельсины с однофазной первичной и трехфазной вторичной обмотками. Однофазная первичная и трехфазная вторичная обмотки могут располагаться соответственно как на роторе, так и на статоре. Чаще всего ротор сельсина имеет одну обмотку, а статор – три обмотки, оси которых сдвинуты на 120° одна относительно другой.

Сельсины всегда работают попарно. Один из сельсинов называется сельсин-датчик (СД), связанный с входным валом, другой – сельсинприемник (СП), связанный с выходным валом. Сельсин-датчик преобразует угол поворота одного механизма в электрический сигнал, который передается по проводам (на любое расстояние) и воспринимается сельсином-приемником.

Сельсин-приемник преобразует поступивший сигнал в угловое перемещение второго механизма, одинаковое с первым. В автоматических системах сельсины используются в двух основных режимах: индикаторном и трансформаторном.

Индикаторный режим. Схема включения сельсинов в индикаторном режиме приведена на рис.2.1.

Роторы обоих сельсинов получают питание от одного источника переменного тока, статорные обмотки сельсинов соединены в звезду и между собой.

Однофазный переменный ток создает в магнитной цепи каждого сельсина пульсирующий магнитный поток, который наводит во вторичных обмотках ЭДС. При одинаковых положениях роторов датчика и приемника ЭДС в каждой фазе сельсина-датчика уравновешивается соответствующей ЭДС сельсина-приемника и во вторичных цепях ток отсутствует. При повороте ротора датчика ЭДС в соответствующих

14

110 В

Рис.2.1. Схема включения сельсинов в индикаторном режиме

обмотках окажутся различными по величине, так как роторы занимают уже неодинаковое положение по отношению к осям обмоток статора. Под действием разности ЭДС во вторичных цепях сельсинов потекут уравнительные токи.

Взаимодействие этих токов с магнитным потоком создает на валах сельсина-датчика и сельсина-приемника синхронизирующий момент, стремящийся свести угол рассогласования Θ = αd – αn к нулю. Однако этот момент мал и практически достаточен лишь для перемещения стрелок или других указательных устройств, поэтому индикаторный режим в системах автоматического регулирования применяется редко.

Угол рассогласования служит показателем системы синхронной передачи. В зависимости от величины Θ сельсины делятся на четыре класса (табл.2.1).

Таблица 2.1

Максимально возможная средняя ошибка, определяющая класс точности сельсина, есть полусумма максимальных ошибок, получаемых при вращении датчика в двух направлениях:

Θ = (Θ1 + Θ2) / 2,

15

где Θ1 и Θ2 – абсолютные значения максимальных ошибок, полученных при вращении датчика в обе стороны.

Сельсинная пара рассматривается как безынерционное устройство. Точность обычных сельсинов, как правило, не превышает десятых долей градуса. Главной причиной возникающих погрешностей являются дефекты изготовления: электрическая и магнитная асимметрия, неточная центровка, эллиптичность ротора и т.д.

Трансформаторный режим. Принципиальная схема включения сельсинов в трансформаторном режиме приведена на рис.2.2.

Отличие данной схемы от индикаторной заключается в том, что однофазная обмотка сельсина-приемника не подключается к источнику напряжения, а является выходной и присоединяется в следящих схемах ко входу усилителя, а ротор сельсина-приемника заторможен. Такая схема включения сельсинов применяется для передачи движения на исполнительные устройства, нагруженные большими моментами сопротивления движению.

V

Рис.2.2. Схема включения сельсинов в трансформаторном режиме

Выходное напряжение будет равно нулю при разности углов поворота 90°, так как результирующий поток в этом случае не будет пересекать витков обмотки ротора-приемника. Это положение и принимается за нулевое. Любое рассогласование сопровождается появлением напряжения на выходе, причем величина выходного напряжения в распространенных конструкциях является функцией синуса угла рассогласования:

Uвых = K sin Θ,

где K = 1 В/град.

16

Для достаточно малых углов можно полагать:

Uвых = K Θ.

Важно отметить, что эти выражения отражают не только зависимость эффективного значения (модуля) выходного напряжения от угла рассогласования, но и зависимость фазы этого напряжения от знака рассогласования, при изменении знака рассогласования фаза выходного напряжения меняется на 1800.

Трансформаторный режим работы сельсинов широко применяется в следящих системах, предназначенных для осуществления синхронного вращения двух валов, механически между собой несвязанных. Один из валов является входным (например, вал стрелкового прицела) и обычно требует для своего перемещения небольших усилий, другой – выходным (например, вал, связанный с самолетной пушкой), и, как правило, для его перемещения необходимы значительные усилия.

2. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд содержит блок питания, сельсиновую пару, вольтметр и осциллограф. Сельсинная пара испытывается в индикаторном и трансформаторном режимах соответственно схемам, приведенным на рис.2.1 и 2.2.

3.Вопросы допуска к работе

1.Объяснить, как устроены сельсины.

2.Область применения сельсинов.

3.Основные режимы работы сельсинов.

4.Объясните, как определить точность работы сельсинов в индикаторном режиме?

4.Задание к работе

1.Собрать схемы и провести эксперименты по работе сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах

2.Определить класс точности сельсинной пары при работе ее в индикаторном режиме.

3.Построить график зависимости Uвых = f(Q) в трансформаторном режиме работы.

17

5.Порядок выполнения работы

5.1.Индикаторный режим

1.Включить сельсины в цепь переменного тока 100 В по схеме 1.

2.Установить роторы сельсинов в нулевое положение.

3.Поворачивая ротор сельсина-датчика по часовой стрелке, наблюдать за поворотом ротора сельсина-приемника и отсчитывать углы по соответствующим шкалам. Повторить замеры при вращении ротора датчика против часовой стрелки. Результаты наблюдений занести в табл.2.2, определить точность сельсинной пары.

5.2.Трансформаторный режим

1.Включить сельсины по схеме рис. 2.1.

2.Установить ротор сельсина-датчика в положение 0 по шкале.

3.Затормозить ротор сельсина-приемника в положении, когда напряжение на его роторе равно нулю.

4. Поворачивая ротор сельсина-датчика через 30°, одновременно фиксировать изменения напряжения на выходе. Результаты замеров занести в табл.2.3.

5.Подключить к выходу сельсина-приемника осциллограф, проследить, как меняется величина и фаза выходного напряжения.

6.По полученным данным построить кривую.

18

6. Содержание отчета

1.Название и цель работы.

2.Задание.

3.Схемы работы сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах.

4.Табл. 2.1 и 2.2 с результатами измерений.

5.Определение класса точности сельсинной пары.

6.График зависимости Uвых = f(Θ).

7.Вопросы к защите

1.Работа сельсинной пары в индикаторном режиме. Область использования этой схемы включения сельсинной пары.

2.Работа сельсинной пары в трансформаторном режиме. Область использования этой схемы включения сельсинной пары.

3.Объяснить возникновение синхронизирующего момента при индикаторном режиме работы сельсинов.

4.Точность работы сельсинов. Причины возникновения погрешностей.

19

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Цель работы: изучение конструкций электромагнитных реле, определение их электрических характеристик и ознакомление с некоторыми релейно-контактными схемами, используемыми в устройствах автоматики.

1. Общие положения

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными элементами автоматики. Основными их достоинствами являются высокие электрофизические свойства электрического контакта, возможность одновременной коммутации нескольких электрических цепей, универсальность применения, простота схемного использования.

Конструктивно электромагнитное реле состоит из электромагнита и механически связанной с его якорем (подвижной частью) контактной группы.

По конструктивному исполнению реле подразделяются на реле клапанного типа (с поворотным якорем) и с линейным перемещением якоря.

По роду тока, проходящего по катушке электромагнита, различают реле постоянного и переменного тока. Конструктивно реле переменного тока отличается от реле постоянного тока наличием короткозамкнутого витка для устранения дребезга якоря и связанных с ним контактов, который охватывает одну из половин сердечника электромагнита.

Кроме этого, в реле переменного тока части магнитопровода набираются из отдельных листов электротехнической стали. В большинстве конструкций реле постоянного тока имеют штифт отлипания на якоре во избежание влияния остаточного магнетизма на характеристики срабатывания и отпускания реле. Внешний вид реле постоянного и переменного тока представлен на рис.3.1.

По коммутирующей способности контактов реле подразделяются на слаботочные, средней мощности и сильноточные.

По количеству контактов и контактных групп различают реле с одной, двумя и большим числом групп. Вид контактов обозначается в справочниках буквами русского алфавита:

З – замыкающий, Р – размыкающий, П – переключающий, ПЛ – переходный переключающий (переключения без разрыва цепи).

Например, контактная формула 1З, 1Р, 2П означает, что данное реле

Рис.3.1. Конструкция реле: 1 – обмотка; 2 – магнитопровод; 3– якорь; 4 - контактные пружины; 5 – контакты; 6 - штифт отлипания; 7 - короткозамкнутый виток;

а) реле постоянного тока РЭН18; б) реле переменного тока МКУ-48

имеет 1 замыкающий, 1 размыкающий и 2 переключающих контакта. По времени действия различают реле быстродействующие, нормальные и медленнодействующие.

Основными параметрами реле являются следующие:

1.Чувствительность.

2.Ток (напряжение) срабатывания.

3.Ток (напряжение) отпускания.

4.Рабочее напряжение.

5.Сопротивлениеобмотки.

6.Временные параметры (время отпускания и время срабатывания).

7.Коммутационная способность (износостойкость).

8.Электрическая прочность изоляции.

Чувствительность реле определяется мощностью срабатывания или намагничивающей силой (ампер-витками) срабатывания:

Pср = I2ср Rк; Рср = Iср Wк,

где Iср – ток срабатывания реле, т.е. минимальный ток, при котором происходит срабатывание реле; Rк, Wк – соответственно активное сопротивление и число витков катушки.

Напряжение срабатывания связано с током срабатывания Uср = RкIср. Ток (напряжение) отпускания – это максимальное значение тока (напряжение), при котором происходит отпускание реле.