Исследование характеристик двигателя постоянного тока в системе «управляемый преобразователь – двигатель» (УП-Д) (60

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В СИСТЕМЕ

«УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ – ДВИГАТЕЛЬ» (УП-Д)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по дисциплине «Электротехника»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В СИСТЕМЕ

«УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ – ДВИГАТЕЛЬ» (УП-Д)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по дисциплине «Электротехника»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012

2

708

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В СИСТЕМЕ

«УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ – ДВИГАТЕЛЬ» (УП-Д)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по дисциплине «Электротехника»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012

3

УДК 621.31 (07) Ш 835

Рецензент – Ю.П. Никифоров, канд. техн. наук, доцент

Шпиганович, А.Н.

Ш 835 Исследование характеристик двигателя постоянного тока в системе

«управляемый преобразователь – двигатель» (УП-Д) [Текст]: методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Электротехника» /А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. – 12 с.

Предназначены для студентов 2 и 3 курса неэлектротехнических направле-

ний очной, очно-заочной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Электротехника».

Табл. 1. Ил. 6. Библиогр.: 3 назв.

©Шпиганович А.Н., Довженко С.В., 2012

©ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный

технический университет», 2012

4

Лабораторная работа № 1

Исследование характеристик двигателя постоянного тока в системе «управляемый преобразователь – двигатель» (УП-Д)

Цель работы – экспериментальное изучение электромеханических и механических характеристик двигателя постоянного тока в разомкнутой и замкнутой системах УП-Д с отрицательной обратной связью по скорости.

1.Оборудование и приборы

Влабораторной работе исследуются характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Якорь двигателя получает питание от управляемого преобразователя UZ (УП) (рис. 1). В качестве УП использован трехфазный мостовой тиристорный преобразователь, конвертирующий нерегулируемое напряжение сети переменного тока в регулируемое напряжение постоянного тока, подаваемое на якорь двигателя М.

Скорость вращения якоря двигателя М изменяется вольтметром pn, подключенным к тахогенератору BR. Механической нагрузкой двигателя служит электромагнитный тормоз YB. Величину момента на валу двигателя можно изменять, регулируя движком реостата RT ток в обмотке LYB тормоза. Обмотки возбуждения двигателя LM и тахогенератора LBR получают питание от сети постоянного тока.

Напряжение управления Uy на входе системы изменяется потенциометром

Ry, величина напряжения обратной связи по скорости U = регулируется потенциометром R . При перемещении движка R в точку 1 (рис. 1) степень обратной связи по скорости равна нулю и схема работает как разомкнутая. При установке движка R в точку 2 обратная связь по скорости максимальна.

5

RT

Рис. 1. Схема для исследования характеристик системы «управляемый преобразователь – двигатель»

2. Порядок выполнения работы

2.1. Записать паспортные данные преобразователя, двигателя постоянного тока и электроизмерительных приборов.

2.2. Ознакомиться со схемой установки (рис. 1) и выполнить необходимые соединения.

2.3. Проверить положение ручек потенциометров Ry, R . Они должны находиться в крайнем положении против часовой стрелки (Uy=0, =0).

2.4. Ввести полностью реостат RT электромагнитного тормоза, что соответствует крайнему нижнему положению движков реостатов на стенде.

2.5. Включить автоматический выключатель QF2 цепей постоянного тока и тумблер «СИФУ» питания цепей управления преобразователя (на рис. 1 не показан).

2.6. Включить автоматический выключатель QF1 питания преобразователя. 2.7. Плавным поворотом ручки потенциометра Ry по часовой стрелке уве-

личить напряжение на якоре двигателя до 70-90 В, произведя тем самым пуск двигателя.

6

2.8. Увеличивая нагрузку на валу двигателя с помощью движков реостата RT (перемещать вверх) электромагнитного тормоза, снять экспериментально электромеханическую и механическую характеристики привода в разомкнутой системе для двух значений напряжения на якоре: Uя1=70-90 В и Uя2=110-130 В. Результаты измерений занести в табл. Загрузить двигатель, установив движки реостата RT в крайнее нижнее положение.

Таблица

2.9. Потенциометром Ry повысить напряжение на якоре двигателя до 120-

140 В. Повторить действия по пункту 2.8.

2.10. Ввести отрицательную обратную связь по скорости, плавно поворачивая ручку потенциометра R по часовой стрелке до тех пор, пока напряжение на двигателе не снизится до 70-90 В, и снять указанные характеристики в замкнутой системе привода при двух значениях напряжения на якоре аналогично пункту 2.8.

7

2.11. Плавным поворотом ручки потенциометра Ry по часовой стрелке вновь увеличить напряжение на якоре двигателя до 120-140 В. Повторить действия по пункту 2.8.

2.12. Повернув потенциометры Ry, затем R в крайнее положение против часовой стрелки, остановить двигатель. Выключить автоматические выключатели QF1, QF2, затем тумблер «СИФУ».

3. Обработка результатов измерений и содержание отчета

3.1. Цель работы.

3.2. Краткий перечень оборудования и приборов.

3.3. Экспериментальные механические характеристики в замкнутой и разомкнутой системах привода, построенные на одном рисунке.

3.4. Анализ влияния напряжения Uy и коэффициента на вид характеристик (жесткость и другие параметры).

3.5. Расчет для всех опытов жесткости механических характеристик по

формуле M .

4.Основные теоретические сведения

4.1.Электромеханические свойства двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения. Схема включения электродвигателя представлена на рис. 2. Для цепи якоря по второму закону Кирхгофа можно с о- ставить уравнение

где U – напряжение цепи якоря; Rя – сопротивление обмотки якоря; Rд – дополнительное сопротивление; Е – эдс обмотки якоря.

8

Уравнение (4) показывает, что регулирование скорости вращения якоря можно осуществлять тремя способами.

- Изменением напряжения на якоре:

0 U Uном ; Ф = Фном ; Rд = 0.

При этом изменяется только скорость идеального холостого хода 0. - Изменением магнитного потока:

0,7 Фном Ф Фном , U = Uном , Rд =0.

Характеристики располагаются выше естественной и имеют больший наклон (меньшую жесткость).

- Изменением величины дополнительного сопротивления в цепи якоря RД при U = Uном и Ф = Фном (реостатное регулирование). Такой способ в электроприводах промышленных установок не используется из-за неэкономичности.

4.2. Система «Управляемый преобразователь – двигатель» (УП-Д). В электроприводе, требующем плавного изменения скорости, двигатель постоянного тока питается от управляемого тиристорного преобразователя. Система электропривода может быть замкнутой и разомкнутой. На рис. 4 представлена схема системы УП-Д.

Рис. 4. Принципиальная схема системы УП-Д

10