МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РАПС
отчет
по лабораторной работе №1
по дисциплине «Электрический привод»
Тема: «Электромеханические и механические характеристики электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения»
Студент гр. 0421 |
|
Токарев А.А. |
Преподаватель |
|
Королев В.В. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы: практическое изучение способов регулирования скорости и режимов торможения электропривода при питании двигателя постоянного тока независимого возбуждения от сети и управляемого преобразователя; получение электромеханических и механических характеристик в различных режимах работы.
Паспортные данные двигателя:
Тип двигателя: ПБСТ-22;
Номинальная мощность: 0,6 кВт;
Номинальное напряжение питания: 220 В;
Номинальный ток: 3,4 А;
Тип возбуждения: независимое;
Номинальное напряжение обмотки возбуждения: 110 В;
Номинальный ток возбуждения: 0,38 А;
Номинальный КПД: 76%;
Номинальная скорость вращения: 1500 об/мин;
Максимальная скорость вращения: 3750 об/мин.
Описание лабораторной установки:
Схема лабораторного стенда представлена в приложении А. Выключатели QF1 и QF2 обеспечивают раздельное питание цепей переменного и постоянного тока, а также защищают указанные цепи от коротких замыканий, возможных в результате ошибок при сборке схем. В качестве пускорегулирующих сопротивлений используются резисторы R2 и R4. Резистор R3, установленный в цепи возбуждения исследуемого двигателя М2, обеспечивает изменение магнитного потока, а резистор R1 предназначен для регулирования магнитного потока генератора постоянного тока G1. Управляемые преобразователи представлены генератором постоянного тока G1 и тиристорным преобразователем UZ, выполненным по 3-фазной нулевой схеме. Выключатель QS3 позволяет получить нереверсивную или реверсивную схему силовой части преобразователя, а выключатель QS4 шунтирует дроссель. Нагрузка исследуемого двигателя М2 создается нагрузочным генератором G2, поток возбуждения которого первоначально изменяется резистором Rв, а затем – резистором Rн.
Ход работы:
Снятие естественной и искусственных характеристик электропривода при питании от сети.
а) Соберем схему питания двигателя М2 от сети через пускорегулирующий резистор R2 (рис. 1). После включения выключателя QF2 осуществляется реостатный пуск двигателя с выходом на заданную характеристику, при этом ток возбуждения должен поддерживаться номинальным Iв.ном = 0,4 А.
Рисунок 1 – Схема для снятия характеристик электропривода при питании от сети
Для снятия характеристики изменяется нагрузка двигателя путем изменения возбуждения нагрузочного генератора G2 воздействием на резистор Rв, а затем – на резистор Rн. Для исследования рекуперативного торможения двигателя генератор G2 переводится в двигательный режим. Показания приборов заносятся в таблицу 1. Переведем обороты в минуту в радианы в секунду:
В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 1 согласно (1):
Аналогично
рассчитаем скорость для всех остальных
строк таблицы 1. Для построения механических
характеристик необходимо рассчитать
момент. Для расчета момента сначала
необходимо рассчитать конструктивный
коэффициент двигателя:
Рассчитаем значение конструктивного коэффициента согласно (2):
Теперь
рассчитаем момент:
В качестве примера расчета приведем расчет момента для первой строки таблицы 1 согласно (3):
Аналогично рассчитаем момент для всех остальных строк таблицы 1. Получившиеся значения занесем в таблицу 1.
Таблица 1 – Данные для построения естественной механической характеристики; Rдоб = 0
Режим работы |
I1, A |
I2, A |
I3, A |
Uя, В |
n, об/мин |
ω, рад/с |
М, Н·м |
Двигательный |
3 |
0,6 |
0,4 |
170 |
1300 |
136,14 |
0,41 |
9 |
1,4 |
0,4 |
170 |
1250 |
130,90 |
1,22 |
|
15 |
2,3 |
0,4 |
170 |
1200 |
125,66 |
2,03 |
|
15 |
4,2 |
0,4 |
170 |
1100 |
115,19 |
2,03 |
|
15 |
5,4 |
0,4 |
170 |
1050 |
109,96 |
2,03 |
|
Генераторный |
-6 |
0,6 |
0,48 |
215 |
1850 |
193,73 |
-0,81 |
-8 |
1,4 |
0,5 |
230 |
2050 |
214,68 |
-1,08 |
|
-9 |
1,9 |
0,54 |
245 |
2250 |
235,62 |
-1,22 |
|
-10 |
2 |
0,58 |
260 |
2500 |
261,80 |
-1,35 |
б) Теперь снимем искусственную характеристику электропривода при Rдоб = 6 Ом. Для этого изменим сопротивление реостата R2 на 6 Ом, а затем, аналогично предыдущему пункту, изменим нагрузку двигателя путем изменения возбуждения нагрузочного генератора G2 воздействием на резистор Rв, а затем – на резистор Rн. Для исследования рекуперативного торможения двигателя генератор G2 переводится в двигательный режим. Показания приборов заносятся в таблицу 2. Переведем обороты в минуту в радианы в секунду. В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 2 согласно (1):
Аналогично рассчитаем скорость для всех остальных строк таблицы 2. Для построения механических характеристик необходимо рассчитать момент. В качестве примера расчета приведем расчет момента для первой строки таблицы 2 согласно (3):
Аналогично рассчитаем момент для всех остальных строк таблицы 2. Получившиеся значения занесем в таблицу 2.
Таблица 2 - Данные для построения искусственной механической характеристики; Rдоб = 6 Ом
Режим работы |
I1, A |
I2, A |
I3, A |
Uя, В |
n, об/мин |
ω, рад/с |
М, Н·м |
Двигательный |
3 |
0,6 |
0,4 |
180 |
1350 |
141,37 |
0,41 |
6 |
1 |
0,4 |
170 |
1250 |
130,90 |
0,81 |
|
13,5 |
2,6 |
0,4 |
160 |
1100 |
115,19 |
1,83 |
|
15 |
3,2 |
0,4 |
155 |
1050 |
109,96 |
2,03 |
|
15 |
4,4 |
0,38 |
145 |
900 |
94,25 |
2,03 |
|
Генераторный |
-2 |
0,4 |
0,4 |
190 |
1550 |
162,32 |
-0,27 |
-3,5 |
0,8 |
0,42 |
200 |
1650 |
172,79 |
-0,47 |
|
-5,5 |
1 |
0,46 |
215 |
1800 |
188,50 |
-0,74 |
|
-8 |
1,6 |
0,52 |
245 |
2250 |
235,62 |
-1,08 |
в) Теперь снимем искусственную характеристику электропривода при Rдоб = 12 Ом. Для этого изменим сопротивление реостата R2 на 12 Ом, а затем, аналогично предыдущему пункту, изменим нагрузку двигателя путем изменения возбуждения нагрузочного генератора G2 воздействием на резистор Rв, а затем – на резистор Rн. Для исследования рекуперативного торможения двигателя генератор G2 переводится в двигательный режим. Показания приборов заносятся в таблицу 3. Переведем обороты в минуту в радианы в секунду. В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 3 согласно (1):
Аналогично рассчитаем скорость для всех остальных строк таблицы 3. Для построения механических характеристик необходимо рассчитать момент. В качестве примера расчета приведем расчет момента для первой строки таблицы 3 согласно (3):
Аналогично рассчитаем момент для всех остальных строк таблицы 3. Получившиеся значения занесем в таблицу 3.
Таблица 3 - Данные для построения искусственной механической характеристики; Rдоб = 12 Ом
Режим работы |
I1, A |
I2, A |
I3, A |
Uя, В |
n, об/мин |
ω, рад/с |
М, Н·м |
Двигательный |
3 |
0,6 |
0,4 |
175 |
1300 |
136,14 |
0,41 |
6 |
1,2 |
0,4 |
165 |
1250 |
130,90 |
0,81 |
|
12,5 |
2,4 |
0,4 |
150 |
1000 |
104,72 |
1,69 |
|
15 |
3 |
0,38 |
140 |
950 |
99,48 |
2,03 |
|
15 |
3,6 |
0,38 |
130 |
850 |
89,01 |
2,03 |
|
Генераторный |
-2,5 |
0,4 |
0,4 |
195 |
1600 |
167,55 |
-0,34 |
-4,5 |
0,8 |
0,42 |
210 |
1750 |
183,26 |
-0,61 |
|
-5,5 |
1 |
0,46 |
220 |
1900 |
198,97 |
-0,74 |
|
-7,5 |
1,4 |
0,5 |
240 |
2200 |
230,38 |
-1,02 |
г) Теперь снимем искусственную характеристику электропривода при Ф < Фном. Для этого с помощью реостата R3 уменьшим ток I3 до 0,3 А. Затем, аналогично предыдущему пункту, изменим нагрузку двигателя путем изменения возбуждения нагрузочного генератора G2 воздействием на резистор Rв. Показания приборов заносятся в таблицу 4. Переведем обороты в минуту в радианы в секунду. В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 4 согласно (1):
Аналогично рассчитаем скорость для всех остальных строк таблицы 4. Для построения механических характеристик необходимо рассчитать момент. В качестве примера расчета приведем расчет момента для первой строки таблицы 4 согласно (3):
Аналогично рассчитаем момент для всех остальных строк таблицы 4. Получившиеся значения занесем в таблицу 4.
Таблица 4 – Данные для построения искусственной механической характеристики; Ф<Фном
Режим работы |
I1, A |
I2, A |
I3, A |
Uя, В |
n, об/мин |
ω, рад/с |
М, Н·м |
Двигательный |
3 |
0,6 |
0,3 |
180 |
1550 |
162,32 |
0,41 |
4,5 |
1 |
0,3 |
180 |
1550 |
162,32 |
0,61 |
|
11,5 |
2,2 |
0,3 |
175 |
1450 |
151,84 |
1,56 |
|
15 |
3,4 |
0,3 |
175 |
1400 |
146,61 |
2,03 |
|
15 |
4,2 |
0,3 |
170 |
1350 |
141,37 |
2,03 |
д) Построим механические характеристики электропривода при питании от сети по данным таблиц 1-4. Для этого нанесем соответствующие точки на график, а затем линейно их аппроксимируем. Механические характеристики представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Механические характеристики электропривода при питании от сети