МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РАПС
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Электрический привод»
Тема: «Исследование переходных процессов в электроприводе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения»
Студент гр. 0421 |
|
Токарев А.А. |
Преподаватель |
|
Королев В.В. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы: экспериментальное определение параметров привода по
осциллограммам переходных процессов; расчет и настройка пусковой диаграммы, исследование режимов пуска и торможения.
Паспортные данные двигателя:
Тип двигателя: ПЛ-072;
Номинальная мощность: 0,18 кВт;
Номинальное напряжение питания: 220 В;
Номинальный ток: 1,3 А;
Тип возбуждения: независимое;
Номинальная скорость вращения: 1500 об/мин;
Описание лабораторной установки:
Схема лабораторного стенда представлена в приложении А. Исследуемый электродвигатель M подключается к сети постоянного тока автоматическим выключателем QF через реверсивный мост контакторов KM1В, KM2В. Переключатель QS2 в положении 1 обеспечивает прямой пуск двигателя от сети, а в положении 2 - реостатный пуск. Контакторы KM4V, KM5V, KM6V дают возможность выводить из якорной цепи двигателя ступени сопротивлений R1, R2, R3 пускового реостата. Резистор Rп, реле KV1, KV2 и контактор KM3Q образуют цепь торможения противовключением. Контактор KM7Q, резистор Rт и реле KV3 обеспечивают динамическое торможение электропривода.
Кнопка SB1 позволяет кратковременно отключать от сети обмотку возбуждения LM двигателя для измерения пускового тока, а SB2 – ослаблять магнитное поле. Выключатели SA1 и SA2 изменяют число пусковых ступеней. Осциллограммы скорости и тока двигателя снимаются с помощью осциллографа, подключаемого к клеммам тахогенератора BR или шунта. К этим же клеммам подключены измерительные приборы. Момент инерции привода изменяется при смене дисков на валу двигателя.
Ход работы:
Прямой пуск и идентификация электропривода
Поставить переключатель QS2 в положение 1, осуществить пуск двигателя кнопкой «Вперед». Снять осциллограммы тока и скорости электропривода. Установившиеся
значения тока I, скорости ωуст и напряжения U зафиксировать по приборам. Остановить двигатель кнопкой «Стоп». Пользуясь осциллограммами, на основе уравнений движения:
определить приближенные значения параметров электропривода: Lя.ц.д – индуктивность якорной цепи двигателя; Rя.ц.д – сопротивление якорной цепи двигателя; J – момент инерции привода; сдФ – постоянную двигателя, предполагая, что Mс = 0.
В момент пуска iя = 0, ω = 0. Следовательно, индуктивность якорной цепи двигателя может быть определена при проведении касательной к кривой тока в начале координат из выражения:
Показания приборов занесем в таблицу 1.
Переведем обороты в минуту в радианы в секунду:
В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 1 согласно формуле (1):
Аналогично
рассчитаем скорость для всех остальных
строк таблицы 1.
Рассчитаем мощность, подводимую к двигателю:
В качестве примера расчета приведем расчет мощности, подводимой к двигателю, для первой строки таблицы 1 согласно формуле (2):
Рассчитаем электрические потери в якорной цепи ДПТ при сопротивлении якорной цепи двигателя Rя.ц.дв. = 17,5 Ом:
В качестве примера расчета приведем расчет электрических потерь в якорной цепи для первой строки таблицы 1 согласно формуле (3):
Рассчитаем мощность на валу двигателя при механических потерях электродвигателя
ΔPмех = 15 Вт:
В качестве примера расчета приведем расчет мощности на валу двигателя для первой строки таблицы 1 согласно формуле (4):
Рассчитаем КПД для двигательного режима:
В качестве примера расчета приведем расчет КПД для первой строки таблицы 1 согласно формуле (5):
Рассчитаем момент на валу двигателя:
В качестве примера расчета приведем расчет момента на валу для первой строки таблицы 1 согласно формуле (6):
Результаты расчетов занесем в таблицу 1.
Таблица 1 – Параметры для построения естественной механической характеристики
Параметр |
Режим "Вперед" |
Режим "Назад" |
||||||||||
Экспериментальные значения |
||||||||||||
Iя, А |
0,22 |
0,36 |
0,60 |
0,81 |
0,94 |
1,20 |
-0,05 |
-0,12 |
-0,20 |
-0,25 |
-0,27 |
|
Uя, В |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
|
n, об/мин |
1410 |
1388 |
1343 |
1308 |
1287 |
1243 |
1512 |
1534 |
1566 |
1573 |
1592 |
|
|
Расчетные значения |
|||||||||||
Pя, Вт |
44 |
72 |
120 |
162 |
188 |
240 |
-10 |
-24 |
-40 |
-50 |
-54 |
|
ΔPэл, Вт |
0,85 |
2,27 |
6,30 |
11,48 |
15,46 |
25,20 |
0,04 |
0,25 |
0,70 |
1,09 |
1,28 |
|
ΔPмех, Вт |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
|
Pв, Вт |
28,1 |
54,7 |
98,7 |
135,5 |
157,5 |
199,8 |
-25,0 |
-39,2 |
-55,7 |
-66,1 |
-70,3 |
|
η, % |
64,0 |
76,0 |
82,3 |
83,7 |
83,8 |
83,3 |
- |
- |
- |
- |
|
|
ω, рад/с |
147,7 |
145,4 |
140,7 |
137,0 |
134,8 |
130,2 |
158,3 |
160,6 |
164,0 |
164,7 |
166,7 |
|
Mв, Н·м |
0,19 |
0,38 |
0,70 |
0,99 |
1,17 |
1,53 |
-0,16 |
-0,24 |
-0,34 |
-0,40 |
-0,42 |
|
Для снятия искусственной характеристики необходимо собрать схему в соответствии с рисунком 1, установив перемычки X15–X16 и X14–X17. Перед проведением опыта необходимо привести переключатели и потенциометры, расположенные на лицевой панели стенда, в исходное состояние. Опыт проводится в последовательности, аналогичной предыдущему. Показания приборов занесем в таблицу 2.
Переведем обороты в минуту в радианы в секунду. В качестве примера расчета приведем перевод скорости для первой строки таблицы 2 согласно формуле (1):
Рассчитаем мощность, подводимую к двигателю. В качестве примера расчета приведем расчет мощности, подводимой к двигателю, для первой строки таблицы 2 согласно
формуле (2):
Рассчитаем электрические потери в якорной цепи ДПТ при сопротивлении якорной цепи двигателя Rя.ц.дв. = 17,5 Ом. В качестве примера расчета приведем расчет электрических потерь в якорной цепи для первой строки таблицы 2 согласно формуле (3):
Рассчитаем электрические потери в добавочном сопротивлении при добавочном сопротивлении якорной цепи двигателя Rя.ц.д = 17,5 Ом:
В качестве примера расчета приведем расчет электрических потерь в добавочном сопротивлении для первой строки таблицы 2 согласно формуле (7):
Рассчитаем мощность на валу двигателя при механических потерях электродвигателя
ΔPмех = 15 Вт:
В качестве примера расчета приведем расчет мощности на валу двигателя для первой строки таблицы 2 согласно формуле (8):
Рассчитаем КПД для двигательного режима. В качестве примера расчета приведем расчет КПД для первой строки таблицы 2 согласно формуле (5):
Рассчитаем момент на валу двигателя. В качестве примера расчета приведем расчет момента на валу для первой строки таблицы 2 согласно формуле (6):
Результаты расчетов занесем в таблицу 2.
Таблица 2 – Параметры для построения искусственной механической характеристики при введении дополнительного сопротивления в цепь якоря
Параметр |
Режим "Вперед" |
Режим "Назад" |
||||||||||
Экспериментальные значения |
||||||||||||
Iя, А |
0,20 |
0,34 |
0,55 |
0,80 |
1,04 |
1,22 |
-0,01 |
-0,06 |
-0,10 |
-0,14 |
-0,21 |
|
Uя, В |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
|
n, об/мин |
1364 |
1269 |
1130 |
970 |
822 |
702 |
1522 |
1551 |
1587 |
1617 |
1670 |
|
|
Расчетные значения |
|||||||||||
Pя, Вт |
40 |
68 |
110 |
160 |
208 |
244 |
-2 |
-12 |
-20 |
-28 |
-42 |
|
ΔPэл, Вт |
0,70 |
2,02 |
5,29 |
11,20 |
18,93 |
26,05 |
0,00 |
0,06 |
0,18 |
0,34 |
0,77 |
|
ΔPмех, Вт |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
|
Pв, Вт |
23,6 |
48,9 |
84,4 |
122,6 |
155,1 |
176,9 |
-17,0 |
-27,1 |
-35,4 |
-43,7 |
-58,5 |
|
η, % |
59,0 |
72,0 |
76,7 |
76,6 |
74,6 |
72,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
ω, рад/с |
142,8 |
132,9 |
118,3 |
101,6 |
86,1 |
73,5 |
159,4 |
162,4 |
166,2 |
169,3 |
174,9 |
|
Mв, Н·м |
0,17 |
0,37 |
0,71 |
1,21 |
1,80 |
2,41 |
-0,11 |
-0,17 |
-0,21 |
-0,26 |
-0,33 |
|
По данным таблиц 1 и 2 построим механические характеристики, а также зависимости КПД от тока якоря и момента на валу двигателя. Графики представлены на рисунках 2-4.
Рисунок 2 – Механические характеристики
Рисунок 3 – Зависимость КПД двигателя от тока якоря
Рисунок 4 – Зависимость КПД двигателя от момента на валу