Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизированный электропривод. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Н.Н. ПУТИНЦЕВ, А.М. БОРОДИН,
В.Т. СЫСЕНКО
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ
ЭЛЕКТРОПРИВОД
Учебно-методическое пособие
НОВОСИБИРСК
2014
1
УДК 621.34-52(075.8)
П 901
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент Д.А. Котин;
канд. техн. наук, доцент В.В. Пастухов
Работа подготовлена на кафедре электропривода и автоматизации
промышленных установок для студентов факультета мехатроники и
автоматизации и утверждена Редакционно-издательским советом в
качестве учебно-методического пособия.
Путинцев Н.Н.
П 901 Автоматизированный электропривод : учеб.-метод. пособие /
Н.Н. Путинцев, А.М Бородин., В.Т. Сысенко. – Новосибирск :
Изд-во НГТУ, 2014. – 80 с.
ISBN 978-5-7782-2442-1
Приведены функциональные схемы лабораторных стендов, описаны способы регулирования скорости и режимы работы систем электроприводов, подлежащих исследованию на стендах. Составлены
программы лабораторных работ и даны методические указания по
порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические
сведения, необходимые для расчета характеристик электроприводов,
предусмотренных в расчетной части программ лабораторных работ.
УДК 621.34-52(075.8)
ISBN 978-5-7782-2442-1 © Путинцев Н.Н., Бородин А.М.,
Сысенко В.Т., 2014
© Hовосибиpский государственный
технический университет, 2014
2
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ,
ПРИНЯТЫЕ В ТЕКСТЕ И НА РИСУНКАХ
М1–М4, G1–G2, BR – электрические двигатели, генераторы, тахо-
генераторы
РА1–РА7, РV1–PV3– амперметры и вольтметры
ОВ, С1–С2 – обмотки независимого и последовательного возбуж-
дения
QA1, QA2 – автоматические выключатели
SA1–SA9 – переключатели
ЭМ – электрическая машина
ЭМПТ – электрическая машина постоянного тока
ДПТ – двигатель постоянного тока
, АДФР – асинхронный двигатель с короткозамкнутым и с фаз-
АД
КЗ
ным ротором
ЭП – электропривод
ЭМХ, МХ – электромеханическая характеристика, механическая
характеристика
ИД – исследуемый электродвигатель (двигатель исследуемого ЭП)
НМ – нагрузочная машина
ЛР – лабораторная работа
ЯЦ – электрическая цепь якоря двигателя
R
, LДВ, RЯЦ, LЯЦ – сопротивление и индуктивность собственно
ДВ
якоря двигателя с дополнительными полюсами и компенсационными
обмотками, суммарное сопротивление и суммарная индуктивность
якорной цепи включая сопротивления и индуктивности источников
, R
питания; R
R
U
д
– сопротивление динамического торможения
ДТ
, UД, I, МД, МС – напряжение источника питания якорной цепи,
И
напряжение на двигателе, ток якоря, электромагнитный момент двигателя и момент нагрузки на валу (момент статического сопротивления)
ω[рад/с] – скорость угловая
Е – ЭДС электрической машины
, RП – дополнительные сопротивления
ДОП
3
КФ – коэффициент пропорциональности для ЭМПТ между ЭДС и
скоростью, между моментом и током
,,РР Р
ЭМ Э
– соответственно электрическая мощность, потребля-
емая двигателем; механическая мощность, расходуемая на преодоление момента сопротивления (М
); мощность тепловых потерь на ак-
С
тивном сопротивлении якорной цепи
4
1. ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
И ПОДГОТОВКА К НИМ
Цель лабораторных работ заключается в следующем:
освоить методику экспериментального определения электроме-
ханических характеристик разомкнутых систем электропривода при
использовании в качестве нагрузочного агрегата ЭМ постоянного тока
с независимым возбуждением, питающуюся от независимого источника напряжения;
закрепить знания по аналитическому расчету механических и
электромеханических характеристик ЭМ постоянного и переменного
тока;
приобрести навыки анализа влияния параметров электромагнитной цепи электрических машин на вид их механических и электромеханических характеристик и научиться оценивать показатели регулирования скорости электроприводов.
Определение основных понятий.
Экспериментальной статической электромеханической харак-
теристикой (ЭМХ) электродвигателя (разомкнутой системы элек-
тропривода) называется зависимость скорости от тока якоря ДПТω(I), либо
значения тока ротора (статора) АД, построенная по экспериментальным точкам с координатами (I
ся режимов движения, отличающихся только значениями момента
нагрузки, при неизменных параметрах электромагнитной цепи двигателя.
называется зависимость скорости от электромагнитного момента
ω(М), полученная (рассчитанная) по соответствующим точкам электромеханической характеристики I(ω).
электромагнитный
механической нагрузки (моменту статического сопротивления с уче-
зависимость скорости или скольжения от действующего
, ωi), снятыми для установивших-
i
Статической механической характеристикой двигателя (ЭП)
Под установившимся движением здесь понимается такое, когда
момент двигателя равен постоянному моменту
5
том момента механических потерь) и, как следствие, скорость дви-
гателя постоянна. Аналитически установившееся движение определяется здесь условием:
d
M М J
ДС
dt
0
.
Неподвижное состояние подключенного к напряжению двигателя
является частным случаем установившегося движения и определяется как режим короткого замыкания
Подготовка к лабораторным занятиям
Изучение теоретического материала по теме лабораторной рабо-
ты и выполнение домашнего задания, заданного в программе лабораторной работы;
изучение принципиальной схемы и назначения элементов обору-
дования
соответствующего лабораторного стенда;
ознакомление с последовательностью действий при проведении
экспериментов, соответствующих пунктам программы экспериментальной работы на стенде;
подготовка отчета по лабораторной работе с указанием темы ла-
бораторной работы, с электрической схемой лабораторного стенда,
паспортных данных электрических машин, расчетных характеристик и
таблиц для занесения экспериментальных данных (см. приложение 2).
Рекомендуется
расчетные графики характеристик строить на одном
рисунке, экспериментальные – на другом при одинаковых масштабах
переменных.
Степень подготовки студента к лабораторным занятиям можно
оценить по ответам на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Записать аналитические выражения для расчета электромехани-
ческих и механических характеристик ИД.
2. Объяснить порядок экспериментального определения координат
точек ЭМХ ИД.
3. Почему при изменении тока возбуждения генератора нагрузоч-
ной машины изменяется момент нагрузки на валу ИД?
4. Какие способы регулирования скорости исследуются в данной
лабораторной работе?
6
5. Какие режимы торможения исследуются в данной лабораторной
работе и как они реализуются?
Ответы на данные вопросы можно найти в нижеприведенном описании лабораторных стендов и в методических указаниях к выполнению соответствующих работ.
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ
2.1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СТЕНДОВ
На лицевых панелях лабораторных стендов изображены принципиальные схемы стендов. На рис. 2.1 показана схема лабораторных стендов, предназначенных для выполнения лабораторных работ:
№ 1 «Исследование механических и электромеханических характеристик электропривода постоянного тока с двигателем независимого
возбуждения при неизменном напряжении на якоре»;
№ 4 «Исследование механических и электромеханических характеристик электропривода постоянного тока
генератор – двигатель (Г-Д) с двигателем независимого возбуждения.
На рис. 2.2 показана схема лабораторного стенда, предназначенная
для выполнения лабораторной работы № 2 «Исследование механических и электромеханических характеристик электропривода постоянного тока с двигателем последовательного возбуждения при неизменном напряжении на якоре».
На рис. 2.3 показана схема лабораторного стенда, предназначенная
для выполнения лабораторной работы № 3 «Исследование механических и электромеханических характеристик электропривода переменного тока с асинхронным двигателем с фазным ротором при неизменной частоте питающего напряжения».
На каждом стенде двигатель испытываемого электропривода
М1 (ИД) подключен к своему источнику питания (к сети или к генератору) (левая часть схемы) и соединен
зочной машиной постоянного тока М2 (НМ).
Нагрузочная машина со своим источником питания – генератором является нагрузочным агрегатом (правая часть схемы).
, выполненного по системе
общим валом с нагру-
7
2.2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЙ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Координаты точек статической электромеханической характеристики определяются в процессе эксперимента по показаниям амперметра в цепи якоря исследуемого двигателя (РА1, рис. 2.1–2.3) и вольтметра, подключенного к тахогенератору (PV3).
Выполнение любого эксперимента можно разделить на два этапа:
– подготовка стенда к эксперименту;
– собственно эксперимент.
2.2.1. ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ЭП
И НАГРУЗОЧНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ № 1
На стенде в соответствии со схемой (рис. 2.1) производятся следующие операции.
Первый этап – подготовка стенда к проведению эксперимента
Выключатели QA1 QA2 SA1, SA5 устанавливаются в разомкнутое
состояние.
Включаются цепи обмоток возбуждения ИД (SA7), НМ (SA5) и G2
(SA9), устанавливаются заданный ток возбуждения ИД, максимальный
ток возбуждения НМ и минимальный ток возбуждения генератора.
Собирается соответствующая выполняемому пункту программы
лабораторной
работы цепь якоря ИД, устанавливаются заданные зна-
чения сопротивлений.
Якорная цепь исследуемого двигателя подключается к источнику питания (SA1), при этом ИД и НМ вращаются в режиме холостого хода.
Переключателем SA4 подключается вольтметр PV2 к якорю НМ, и
запоминаются показания (величина и направление отклонения стрелки).
Выключателем QA2 включается гонный АД (М4), при этом генератор
G2 вращается в режиме холостого хода.
Переключателем SA4 подключается вольтметр PV2 к якорю генератора G2 и изменением его тока возбуждения устанавливаются прежние показания – величина и направление отклонения стрелки вольтметра (при необходимости изменить направление отклонения стрелки
вольтметра изменяют положение переключателя SA9, предварительно
уменьшив ток возбуждения до нуля).
После выполнения последней операции ЭДС вращающейся
НМ и
ЭДС вращающегося генератора G2 должны иметь одинаковые значения и встречные направления. В этом еще раз следует убедиться с
помощью переключателя SA4 и прибора PV2, показания которого
8
характеристик ДПТ независимого возбуждения и системы Г-Д
Рис. 2.1. Принципиальная электрическая схема лабораторной установки для исследования
9
должны быть одинаковыми по величине и направлению в обоих положениях переключателя SA4.
Встречное направление ЭДС НМ и G2 обеспечивает безопасное
замыкание якорной цепи выключателем SA5.
Подготовка стенда к проведению эксперимента завершена.
Процедура согласования ЭДС НМ и G2 повторяется перед
каждым опытом.
Второй этап – определение координат точек ЭМХ
Выключателем SA5 замыкается силовая цепь НМ,
показания приборов РА1 и PV3 дают координаты первой точки ЭМХ. При этом ток
(РА2) нагрузочной машины должен быть практически равен нулю.
Если ток велик, необходимо разомкнуть SA5 и повторить про-
цедуру согласования ЭДС.
Изменением тока возбуждения генератора G2 с помощью потенциометра R3 устанавливают новое значение тока НМ и записывают
новые значения тока
и скорости ИД (новые показания приборов PA1,
PV3).
Диапазон изменения тока ИД – [–I
…1,5IН]. Должны быть сняты
Н
координаты трех-четырех точек в отрицательной и положительной области значений токов (в генераторном и двигательном режимах). Режим работы определяется следующим образом.
Если с увеличением тока скорость ИД уменьшается, то двигатель работает в двигательном режиме, если скорость растет – в
генераторном.
После завершения эксперимента размыкается
цепь НМ, якорь ИД
отключается от источника напряжения. Если до следующего опыта
предполагается перерыв, отключается гонный двигатель (М4).
При экспериментальном определении характеристик для схемы с шунтированием якоря собирают схему (рис. 2.1, в).
Порядок определения координат точек ЭМХ прежний. Следует
лишь обратить внимание на то, что характеристика строится по показаниям амперметра PA1, включенного в цепь якоря ИД.
При экспериментальном определении характеристик динамического торможения порядок включения стенда следующий.
Собирается схема динамического торможения (рис. 2.1, б) – якорь
замыкается на сопротивление динамического торможения.
Включается гонный двигатель М4. ЭДС генератора G2 устанав-
ливается равной нулю (по прибору PV2), замыкается цепь НМ (SA5).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]