МУ ЛР
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения и МИППС направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Краснодар 2015
Составители: канд. техн. наук, проф. Ю.П. Добробаба, инженер С.В. Нестеров, инженер А.В Нестеров, инженер С.Ю. Хижняк, инженер О.В. Акулов
Электрический привод: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения и МИППС направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / Сост.: Ю.П. Добробаба, С.В. Нестеров, А.В Нестеров, С.Ю. Хижняк, О.В. Акулов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. электроснабжения промышленных предприятий. − Красно-
дар, 2015. – 70 с.
Представлены цели, программы, общие положения лабораторных работ, описание установок.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. кафедры ЭПП В.Ю. Карандей; канд. техн. наук, доц., начальник отдела НТД филиала «ЭлектрогазПроект» АО «Газпром электрогаз» Н.А. Суртаев.
|
|
Содержание |
1 |
Лабораторная работа |
05.1. Основные способы регулирования |
угловой скорости электропривода с двигателем постоянного тока |
||
независимого возбуждения.................................................................................. |
4 |
|
2 |
Лабораторная работа 05.2. Изучение и наладка схемы управления |
|
пуском и торможением электропривода с двигателем постоянного тока |
||
независимого возбуждения................................................................................ |
10 |
|
3Лабораторная работа 05.3. Исследование переходных процессов в электроприводе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения 18
4Лабораторная работа 05.10. Изучение и наладка схемы управления
пуском и торможением электропривода с асинхронным двигателем............. |
29 |
||
5 |
Лабораторная работа 05.11. Исследование переходных процессов в |
||
электроприводе с асинхронным двигателем .................................................... |
|
41 |
|
6 |
Лабораторная работа 05.14. Исследование пусковой |
диаграммы |
|
электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и |
|||
упругим валопроводом ...................................................................................... |
|
56 |
|
7 |
Лабораторная работа 07.07. Изучение схем управления |
||
электроприводами крановых установок ........................................................... |
|
62 |
|
8 |
Лабораторная работа 07.08. Изучение схем управления |
||
электроприводами лифтов ................................................................................. |
|
64 |
|
9 |
Лабораторная работа 07.09. Изучение схем управления |
||
электроприводами механизмов непрерывного транспорта ............................. |
|
66 |
|
10 |
Лабораторная работа 07.10. Изучение схем |
управления |
|
электроприводами насосов, вентиляторов и компрессоров ............................ |
|
68 |
|
Список литературы .................................................................................. |
|
70 |
|
3
1 Лабораторная работа 05.1. Основные способы регулирования угловой скорости электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В теории электропривода механические, электрические и магнитные переменные, характеризующие работу двигателя, называют координатами /1/. Часто электропривод должен обеспечивать регулирование одновременно нескольких координат: угловой скорости, момента и т.д.
Регулированием угловой скорости является принудительное изменение угловой скорости двигателя в целях регулирования скорости движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов /1/.
При составлении данных методических указаний использовано описание лабораторной работы № 05.1 по автоматизированному электроприводу «Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением» /2/.
ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ
Цель работы - экспериментальное исследование основных способов регулирования угловой скорости электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Программа работы:
Ознакомление с описанием лабораторной работы и оборудованием установки.
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости электропривода от величины подводимого к якорю двигателя напряжения при различных значениях момента сопротивления.
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости электропривода от сопротивления добавочного резистора в цепи якоря двигателя при различных значениях момента сопротивления.
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости электропривода от тока возбуждения двигателя при различных значениях момента сопротивления.
Проверка различных способов реверсирования электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Оценка результатов экспериментальных исследований. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Схема установки для регулирования угловой скорости электропривода
сдвигателем постоянного тока независимого возбуждения, представленная на рисунке 1, содержит: электродвигатель постоянного тока M, якорная цепь
4
которого получает питание от выпрямителя однофазного тока VD1 VD4, подключенного через автотрансформатор T к сети 1 ~ 50 Гц, 220 В; генератор постоянного тока G1, нагруженный на резистор R3; тахогенератор G2. Валы двигателя M, генератора G1 и тахогенератора G2 жестко соединены друг с другом с помощью муфт.
Обмотки возбуждения электродвигателя M и генератора G1 получают питание от выпрямителя однофазного тока VD5 VD8, подключенного к сети
1 ~ 50 Гц.
Для измерения тока и напряжения якорной цепи двигателя служат амперметр A1 и вольтметр V1. Напряжение, пропорциональное угловой скорости электропривода, снимается с обмотки тахогенератора G2, измеряется вольтметром V2. Токи возбуждения двигателя M и генератора G1 измеряются амперметрами A2 и A3. Для измерения тока нагрузки генератора служит амперметр A4.
Переменный резистор R1 служит для регулирования величины добавочного резистора в цепи якоря двигателя. Переменный резистор R2 предназначен для регулирования тока возбуждения двигателя M, а переменный резистор R3 - для регулирования момента сопротивления электропривода.
УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
Без разрешения преподавателя или лаборанта напряжение на схему не подавать!
При аварийном состоянии установки немедленно отключить питание установки автоматическими выключателями F1 и F2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Механическая характеристика электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Формула для механической характеристики электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения: /1/
|
U |
|
Rя Rд |
M |
|
, |
|
k1Ф |
k1Ф 2 |
c |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
где |
- угловая скорость электропривода, рад/с; |
||||||
U |
- напряжение, подводимое к якорю двигателя, В; |
||||||
k1 |
- конструктивный коэффициент двигателя; |
||||||
Ф- магнитный поток двигателя, Вб;
Rя |
- сопротивление якорной обмотки двигателя, Ом; |
Rд |
- добавочное сопротивление в цепи якоря двигателя, Ом; |
M c |
- момент сопротивления электропривода, Н·м. |
|
5 |
Зависимость магнитного потока Ф от тока возбуждения Iв носит
название кривой намагничивания и является нелинейной. Если для упрощения анализа предположить, пренебрегая насыщением магнитной системы, линейную зависимость между магнитным потоком и током возбуждения
Ф k2 Iв ,
то механическая характеристика электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения принимает вид
|
U |
|
Rя Rд |
M |
|
, |
|
kI |
|
k 2 I 2 |
c |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
в |
|
|
|
|
||
|
|
|
в |
|
|
|
|
где k k1 |
k2 . |
|
|
|
|||
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости электропривода от величины подводимого к якорю двигателя напряжения при различных значениях момента сопротивления.
При определении зависимостей f1 U при различных значениях момента сопротивления электропривода M c добавочное сопротивление в цепи якоря отсутствует Rд 0 (резистор R1 закорочен) и ток возбуждения двигателя равен номинальному Iв Iв ном (резистор R2 закорочен). Значения мо-
ментов сопротивления электропривода, при которых снимается зависимость |
||||||
f1 U |
задаются преподавателем и определяются по формуле |
|||||
|
M c kг Iяг Iвг , |
|
||||
где |
kг |
- коэффициент пропорциональности (значение сообщается препо- |
||||
|
|
давателем); |
|
|||
|
Iяг |
- ток якорной цепи генератора, А, (измеряется амперметром A4); |
||||
|
Iвг |
- ток обмотки возбуждения генератора, А, (измеряется ампермет- |
||||
|
|
ром A3). |
|
|
||
|
Заданную величину момента сопротивления M c при снятии каждой за- |
|||||
висимости f1 U |
|
следует поддерживать постоянной за счет изменения |
||||
величины добавочного сопротивления в цепи якоря генератора R3. |
||||||
|
Значение угловой скорости электропривода определяется по формуле |
|||||
|
k Uтг , |
|
|
|||
где |
k |
- коэффициент пропорциональности, рад/В·с, (значение сообщается |
||||
|
|
преподавателем); |
||||
|
U тг |
- напряжение тахогенератора, В,(измеряется вольтметром V2). |
||||
|
Генератор G1 создает реактивный момент сопротивления электропри- |
|||||
вода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения M. Для гене- |
||||||
ратора G1 справедлива зависимость |
||||||
|
|
Rяг Rдг |
M |
|
, |
|
|
|
c |
||||
|
|
k 2 I |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
г |
вг |
|
|
|
где |
Rяг |
- сопротивление якорной обмотки генератора, Ом; |
||||
|
Rдг |
- добавочное сопротивление в цепи якоря генератора (нагрузочное |
||||
|
|
|
|
|
|
6 |
сопротивление), Ом.
Таким образом, на данной установке при заданной величине момента сопротивления электропривода M c регулировать угловую скорость возмож-
но только до ее минимального значения, величина которого равна
|
|
|
Rяг |
M |
, |
мин |
|
||||
|
|
k 2 I 2 |
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г вг |
|
|
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости электропривода от величины сопротивления добавочного резистора в цепи якоря двигателя при различных значениях момента сопротивления.
При определении зависимостей f2 Rд при различных значениях момента сопротивления электропривода M c подводимое к якорю двигателя напряжение равно номинальному U Uном и ток возбуждения двигателя равен номинальному Iв Iвном . Значения моментов сопротивления электропривода M c остаются такими же.
Экспериментальное определение зависимостей угловой скорости элек-
тропривода от Iв |
тока возбуждения двигателя при различных значениях мо- |
|||||||
мента сопротивления. |
|
|
||||||
При определении зависимостей f3 Iв при различных значениях |
||||||||
момента сопротивления электропривода M c |
подводимое к якорю двигателя |
|||||||
напряжение равно номинальному U Uном |
и добавочное сопротивление в |
|||||||
цепи якоря отсутствует Rд 0. Значения моментов сопротивления электро- |
||||||||
привода M c |
остаются теми же. |
|
||||||
При |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
2 |
Rя |
Rд |
M |
|
|
|
в экстр |
|
|
c |
|
||||
|
|
|
kU |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
угловая скорость электропривода достигает максимального значения |
||||||||
макс |
|
|
U 2 |
. |
|
|||
4 Rя |
Rд M c |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
Проверка различных способов реверсирования электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Необходимо продумать последовательность операций по реализации всех существующих способов реверсирования электропривода с двигателем М, после чего выполнить их один за другим. Переход от одного способа реверсирования к другому должен осуществляться при полностью отключенной установке /2/.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Схема установки.
Перечень элементов схемы.
7
Экспериментальные зависимости f1 U при различных значениях момента сопротивления электропривода M c .
Экспериментальные зависимости f2 Rд при различных значениях момента сопротивления электропривода M c .
Экспериментальные зависимости f3 Iв при различных значе-
ниях момента сопротивления электропривода M c .
Перечень всех способов реверсирования электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Краткий анализ результатов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Какие достоинства и недостатки имеет каждый из основных способов
регулирования угловой скорости? |
f1 U , |
|
Как |
определялись экспериментальные зависимости |
|
f2 Rд |
и f3 Iв при различных значениях момента сопротивления? |
|
Как объяснить вид зависимостей f1 U , f2 Rд |
и f3 Iв |
|
при различных значениях момента сопротивления?
Какие достоинства и недостатки имеет каждый из способов реверсирования электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения?
8
1~50 Hz, 220 V |
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD5 VD8 |
|
F2 |
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
R2 |
|
M |
|
|
|
|
|
||
|
VD1 VD4 |
|
|
A2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
G1 |
|
|
|
|
|
A3 |
|
A1 |
V1 |
M |
G1 |
G2 |
V2 |
A4 |
R1 |
|
|
|
|
|
R3 |
Рисунок 1 - Схема установки для регулирования угловой скорости электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения
2 Лабораторная работа 05.2. Изучение и наладка схемы управления пуском и торможением электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Автоматизация пуска, реверса и торможения значительно облегчает управление электроприводами, устраняет возможные ошибки при их выполнении и ведет к повышению производительности механизмов, особенно при повторно-кратковременном режиме работы /1,3/.
В работе предусматривается изучение и наладка схемы управления пуском в две ступени по принципу ЭДС и динамическим торможением по принципу времени электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ).
ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ
Цель работы - изучение и приобретение навыков наладки схем управления пуском и торможением электроприводов с ДПТ НВ.
Программа работы Ознакомление с описанием лабораторной работы и оборудованием
установки.
Определение значений сопротивлений двух пусковых резисторов, сопротивления резистора динамического торможения, минимального тока якорной цепи электропривода и двух угловых скоростей электропривода, при которых закорачивают пусковые резисторы. (При расчете принять, что максимальное значение тока якорной цепи I я макс не должно превышать 2 Iя ном ).
Сборка и наладка схемы управления пуском и торможением электропривода с ДПТ НВ.
Экспериментальная проверка работоспособности схемы управления пуском и торможением электропривода с ДПТ НВ.
Оценка результатов экспериментальной проверки.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Силовые цепи схемы установки для управления пуском и торможением электропривода с ДПТ НВ, представленные на рисунке 2, содержат: электродвигатель постоянного тока М, якорная цепь которого получает питание от выпрямителя однофазного тока VD1 VD4, подключенного через автотрансформатор Т и автоматический выключатель F к сети 1~50 Гц, 220 В; два пусковых резистора R1 и R2; резистор динамического торможения RT; генератор постоянного тока G1, нагруженный на резистор R3; тахогенератор G2. Валы двигателя М, генератора G1 и тахогенератора G2 жестко соединены
10