Михеев Теоретические основы специалности Елементная база автоматических систем Лабораторный практикум 2012

ния двигателей питается от источника постоянного напряжения 27 В. Максимальное напряжение на якоре равно 60 В.

Рис. 3.3

Рис. 3.4

Изменение тормозного момента производится путем изменения величины тока якоря Iя2. Устройство задания тока якоря представляет собой источник тока, так как при работе двигателя будет изменяться противоЭДС якоря.

Управление двигателями осуществляется от персонального компьютера через интерфейс, собранный на блоках фирмы «УМИКОН». В специальном окне можно задавать и контролировать значения Uя1, Iя2 (т. е. момент М) и контролировать значение угловой скорости ω.

41

Вид лабораторной установки для исследования двигателя постоянного тока приведен на рис. 3.5.

Рис. 3.5

Двигатели 1 и 6 типа СД-10В установлены соосно и связаны друг с другом через пружинную муфту 2. Двигатель 6 является исследуемым, а двигатель 1 создает нагрузочный момент. Диск 4 с оверстиями и пара фотодид 3 и светодиод 5 служат для получения посследовательности импульсов, частота которых пропорциональна скорости вращения двигателей.

Рис 3.6

42

На рис. 3.6 крупным планом показана констркция диска и оптопары. Стойки 1 и 6 служат для соосного крепления двигателей. На рисунке также видны пружинная муфта 2 и фотодиод 4 с контатной площадкой 3. Светодиод находится с обратной стороны диска. Конструкция отсчетного диска и пружинной муфты идентичны для других работ по исследованию двигателей .

Методика выполнения работы

1. Снять семейство регулировочных характеристик ω = f(Uя1) и механических характеристик ω = f(М) при значениях якорного на-

пряжения Uя1от 0 до Uя.ном, и значениях М от 0 до Мп.

Для этого нужно заполнить табл. 3.1 следующим образом: 1) установить значение Uя1 = 0 В;

2) установить значение М = 0; 0,1; 0,2 и т. д. до Uя.ном и каждый раз считывать значение ω. Показания занести в табл. 3.1;

3) установить значение Uя1 = 0,1Uя.ном;

4) повторить п. 2) и далее до заполнения всей таблицы.

2. По полученным данным построить семейство регулировочных характеристик ω = f(Uя) при М = const для значений М от 0 до

Мп через 0, 0,1Мп.

Таблица 3.1

Uя/Uя.ном 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

М/Мп

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

43

3. По полученным данным построить семейство механических

характеристик ω = f(М) при Uя = const для значений Uя от 0 до Uя.ном через 0,1Uя.ном.

4.Определить напряжения трогания Uтр при значениях момента

Мот 0 до Мп через 0,1Мп. Данные свести в таблицу и построить

зависимость Uтр = f(М).

5.Определить значения пускового момента Мп при значениях напряжения Uя1 от 0 до Uя.ном через 0,1Uяном. Данные

свести в таблицу и построить зависимость Мп = f(Uя1).

6.Определить жесткость механических характеристик γ.

7.Определить значения коэффициента передачи двигателя Кд.

8.Определить значение сопротивления якоря Rя.

Оформление отчета

Отчет по выполненной работе оформляется на отдельных сброшюрованных листах А4 и должен содержать:

1)схему эксперимента;

2)таблицы с экспериментальными результатами;

3)графики по результатам эксперимента;

4)расчеты требуемых параметров;

5)заключение с анализом полученных результатов.

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

(амплитудно-фазовый метод управления)

Введение

Необходимым условием работы асинхронного двигателя (АСД) является наличие вращающегося магнитного поля. Вектор магнитного потока Ф поворачивается и описывает своим концом круг или эллипс. Ротор АСД выполняется короткозамкнутым, например в виде «беличьей клетки» (рис. 4.1). В нем наводится ЭДС и течет ток, который взаимодействует с вращающимся магнитным полем.

44

равна частоте питающей сети ωС и не зависит от амплитуды напряжения питающей сети Um.

Рис. 4.3

Направление вращения поля определяется последовательностью фаз. Для изменения направления вращения нужно поменять местами фазы I и II.

45

Количество фаз возбуждения n может быть и более двух. Условие получения кругового магнитного поля для n > 2 записывается в виде:

где Фmn − амплитуда магнитного потока от n-й фазы; ϕn-1,n − сдвиг фаз напряжений, питающих (n–1)-ю и n-ю фазу (обмотку возбуждения); βn-1, n − пространственный сдвиг между (n–1)-й и n-й фазами (обмотками возбуждения).

Данное условие не выполняется только для двухфазного двигателя (n = 2). В этом случае в формулы (4.1) нужно подставлять n = 4.

В рассмотренном выше двухфазном двигателе мы предполагали, что каждая фаза имеет одну пару полюсов (p = 1). Однако количество пар полюсов p может быть большим. Так, при p = 2 (рис. 4.4) для двухфазного АСД магнитное поле за один период питающей сети повернется на 180°, т.е. фазовая скорость вращения магнитного поля ωф будет в два раза меньше, чем ωс. В общем слу-

чае ωф = = ωpс .

а) б)

Рис. 4.4

В лабораторной работе исследуется двухфазный асинхронный двигатель типа ДАК75-4-1,5-д36 и амплитудно-фазовый метод управления. При этом методе на одну обмотку подается номинальное напряжение, а на другой напряжение изменяется от 0 до номи-

46

Внешний вид электродвигателя асинхронного ДАК75-4-1,5-д36 показан на рис. 4.5. Схема подключения при однофазном питании приведена на рис. 4.6.

Маркировка выводных концов:

•С1, С2 – главная обмотка (обмотка управления);

•В1, В2 – вспомогательная обмотка;

•R1 = 160 Ом – добавочное со-

противление;

• R2 = 510 Ом – фазосдвигаю- Рис. 4.6 щее сопротивление;

• Ср = 1,25 мкФ – фазосдвигающая емкость. Параметры двигателя приведены в табл. 4.1.

47

Окончание табл. 4.1

Описание лабораторной установки

Эскиз лабораторной установки приведен на рис. 4.7, где 1 – асинхронный двигатель ДАК75-4-1,5-д36; 2 – тахометр; 3 – нагрузочный двигатель постоянного тока типа СД-18В; 4 – прозрачный кожух; 5 – опора; 6 – плита.

Рис. 4.7

Электрическая схема макета приведена на рис. 4.8. Макет включает в себя исследуемый асинхронный двигатель Дв1, тормозной двигатель постоянного тока Дв2 и фотоэлектронный тахометр с фотодиодом ФД и светодиодом СД.

Вспомогательная обмотка В1-В2 подключена через конденсатор С к сети переменного тока 220 В. На управляющую обмотку С1–С2 подается управляющее напряжение переменного тока с изменяющимся значением от 0 до 220 В. Это напряжение вырабатывается схемой управления.

48

Рис. 4.8

Схема управления представляет собой тиристорный усилитель с выходом по переменному току, который по сигналу Uупр вырабатывает напряжение на обмотку управления АСД, эффективное значение которого изменяется от 0 до 220 В.

В качестве нагрузки используется двигатель постоянного тока типа СД-10В.

Обмотка якоря двигателя постоянного тока питается от стабилизатора тока, поэтому момент нагрузки, который пропорционален величине этого тока, не будет изменяться при изменении скорости вращения. Обмотка возбуждения двигателя питается от источника постоянного напряжения 27 В. Максимальное напряжение на якоре равно 60 В.

Изменение тормозного момента производится путем изменения величины тока якоря Iя2. Устройство задания тока якоря представляет собой источник тока, так как при работе двигателя будет изменяться противоЭДС якоря.

Скорость вращения двигателей измеряется с помощью оптоэлектронного тахометра.

Управление двигателями осуществляется от персонального компьютера через интерфейс, собранный на блоках фирмы «УМИКОН». В специальном окне можно задавать и контролировать значения Uу1, Iя2 и контролировать значение угловой скорости ω.

49

Внешний вид лабораторной установки для исследования асинхронного двигателя ДАК75-4-1,5-д36 показан на рис. 4.9. Двигатель постоянного тока1 типа СД-10В используется для создания нагрузочного момента. Он соосно связан с исследуемым двигатлем 6 типа ДАК75-4-1,5-д36 через пружинную муфту 2. Диск 4 с отверстиями и оптопара 3 служат для измерения скорости вращения двигателей.

Рис 4.9

Методика выполнения работы

1. Снять семейство характеристик ω = f(Uс, М) при значениях

напряжения Uс от 0 до Uс ном, и значениях М от 0 до Мп.

Для этого нужно заполнить табл. 4.1 следующим образом:

1)установить значение Uс = 0 В;

2)установить значение М= 0; 0,1; 0,2 и т. д. до Мп и каждый раз

считывать значение ω. Показания занести в табл. 4.1.

3)установить значение Uс = 0,1Uс.ном;

4)повторить п. 2) и далее до заполнения всей таблицы.

2. По полученным данным построить семейство регулировочных характеристик ω = f(Uс) при М = const для значений М от 0 до Мп через 0,1Мп.

50