Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрический привод. Динамика. Лабораторный практикум. Учебно-методическое пособие
.pdf
1.2.5. Обозначения и параметры исследуемой схемы
Обозначения и параметры изучаемой аппаратуры приведены
в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Обозначение Наименование Тип Параметры
3
RA Активная нагрузка 306,1
0…50 Вт;
220/380 В
RR Реостат 323,2 200 Ом; 0,8 А
3 измерительных
преобразователя
«ток – напряжение»:
BA
Блок датчиков тока
402,3
и напряжения
5А/0,5А/5 В;
3 измерительных пре-
образователя «напряжение – напряжение»:
1000 В/100 В/3 В
RB
Реостат возбуждения маши-
209,2
ны постоянного тока
0…2000 Ом;
0,1…0,5 А
8 аналог.
дифф. входов;
KK Коннектор 330
2 аналог. входа;
8 цифр. входов
IBM-совместимый,
IBM Персональный компьютер 550
плата сбора
информации
Трехфазный источник пита-
GA
201,2 ~400 В; 16 А
ния
Источник питания двигателя
0…250 В, 3 А
GB
постоянного тока
206,1
(якорь);
200 В,
1 А (возбуждение)
Возбудитель машины
GG
переменного тока
209,2
0…40 В; 3,5 А
50 Вт; ~230 В;
D2 Машина переменного тока 102,1
1500 мин
1
Преобразователь угловых
DD
104 6 выходных сигналов
перемещений
90 Вт; –220 В,
D1 Машина постоянного тока 101,2
0,76 А (якорь);
–220 В (возбуждение)
11
Окончание табл. 1.3
Обозначение Наименование Тип Параметры
IB Указатель частоты вращения 506,2
–2000…0…2000 мин
1
3 мультиметра:
0…1000 В;
BM Блок мультиметров 508,2
0…10 А;
0…20 МОм
1.2.6. Описание работы программы «Регистратор режимных
параметров машины постоянного тока»
Программы-регистраторы предназначены для регистрации и отображения специфических параметров электрических машин в удобной
для пользователя форме. Они не имеют практически никаких настроек и
обладают простым, удобным и интуитивно понятным интерфейсом.
Необходимым условием работы программ является правильное
подключение к коннектору (код 330) аналоговых сигналов. Для удобства пользования кроме схем данного руководства
краткая информация
по подключению сигналов имеется в самих программах.
Машине постоянного тока следует задавать соответствующий режим ее возбуждения.
Данный регистратор в реальном времени отображает зависимости
от времени напряжения и тока якорной обмотки, частоты вращения и
электромагнитного момента машины, а также ее механическую характеристику (зависимость от электромагнитного момента).
1.3. Общие сведения
Переходный, или динамический, режим электропривода – это режим работы при переводе из одного установившегося состояния привода в другое, происходящее во время пуска, торможения, реверсирования
и резкого изменения нагрузки на валу. Они характеризуются варьированиями ЭДС, угловой скорости, момента и тока.
В данном режиме электропривода одновременно и взаимосвязано
между собой действуют
переходные электромеханические, электромаг-
нитные и тепловые процессы.
Электромагнитные процессы вызываются электромагнитной инерцией обмоток электрических машин и аппаратов. В некоторых случаях с
влиянием этих процессов можно не считаться, тогда будут определяться
только механическими процессами, в которых учитывается механическая инерция движущихся масс электропривода.
12
Индуктивностью (Lя = 0) цепи якоря можно пренебречь, если элек-
M
J
R
M
f
I
I
тромеханическая постоянная Т
лее превосходит электромагнитную постоянную Т
При этом скорость
ω вращения, ток I якоря и электромагнитный момент
времени электропривода на порядок и бо-
м
времени цепи якоря.
э
М двигателя в различных режимах рассчитывают по уравнениям:
t
T
где ω
I
М
; (1.1)
II I I e
; (1.2)
MM M M e
, (1.3)
, ωс – начальная и установившаяся скорости вращения;
нач
,
I
нач
– начальный и установившийся токи;
с
,
М
нач
– начальный момент двигателя и момент статической
с
()
c нач c
()
c нач c
()
c нач c
м
e
t
T
м
t
T
м
нагрузки на валу;
Т
– электромеханическая постоянная времени электропривода;
м
определяется по формуле
где
JR J
T
м
– суммарный момент инерции установки (момент инерции меха-
2
c
J
0
КЗ
M
, (1.4)
низма, двигателя, редуктора), приведенный к валу электрической машины;
UIR
c
M – момент короткого замыкания (стопорения);
какими-либо точками механической характеристики
ння
н
– сопротивление якорной цепи машины;
– скорость идеального ХХ;
0
КЗ
– коэффициент связи двигателя;
, – изменение скорости и момента двигателя между двумя
()
M
;
t
– время переходного процесса.
пп
Расчеты заканчивают при достижении 5%-й зоны, если на характеристике реализуется установившийся режим [в этом случае приблизи-
тельно t
=(35)Т
пп
tT T T
ммм
], или по истечении времени:
м
нач c нач c нач c
ln ln ln
кон c кон c кон c
IMM
IMM
, (1.5)
если на характеристике не достигается установившийся режим.
13
В выражения (1.1)–(1.5) следует вносить величины той характери-
I
M
я
LTR
I
стики, на которой совершается переходный процесс.
При уточненных расчетах учитывают индуктивность цепи якоря
и переходные характеристики вычисляют следующим образом:
pp
tt
;
;
AA
c1 2
AA
Ie e
c1 2
12
ee
pp
tt
12
cI
,
где р
, р2 – корни характеристического уравнения электропривода:
1
2
TT TT
p
1, 2
э
A,A ,B,B – постоянные интегрирования данного дифференци-
1212
– электромагнитная постоянная времени цепи якоря;
Σ
мм эм
2
4
TT
эм
;
ального уравнения.
Время достижения максимального значения пускового тока
p×B
11
ln
p×B
t
м
22
pp
21
.
Электрическая машина начинает вращаться после подачи напряжения на якорь по истечении времени
1
tT
ээ
ln
.
R
c
1
U
н
1.3.1. Механические переходные процессы в двигательном режиме (Lя = 0)
В двигательном режиме исследуются пуск из неподвижного состояния
и перевод двигателя с одной характеристики на другую. На рис. 1.6–1.8 показаны статические электромеханические характеристики для указанных переходных процессов:
пуск на реостатной характеристике из неподвижного состояния
(рис. 1.6);
перевод двигателя с естественной или реостатной характери-
стики на другую реостатную характеристику (рис. 1.7);
перевод с реостатной на другую реостатную или естественную
характеристики (рис. 1.8).
14
R
I
R
R
I
ω
ω
НАЧ
КОН
;
C ЯД
С
U
RR
;
ЯД
ЯД
2
С
.
RRR
0
2
П
0
II
C КОН
I
НАЧ
ПЯД
UI(R R)
ω;
2
I
НАЧ
J(R R )
T
М
Рис. 1.6. Пуск на реостатной характеристике
из неподвижного состояния
RRR
П1 ЯД1
RRRR
П1
0
2
1
П2 ЯД1 Д2
ωω ;
НАЧ 1
ωω ;
КОН 3
I
НАЧ
3
I
НАЧ
II
C КОН
R
П2 П1
T
JR R R
M
;
;
UI R R
()
C ЯД1
С
UI R R R
()
C ЯД1 Д2
С
ω
UC
RR R
ЯД1 Д2
()
ЯД1 Д2
1
;
2
C
.
Рис. 1.7. Перевод двигателя с естественной
или реостатной характеристик на другую реостатную
;
;
UI R R R
()
C ЯД1 Д2
С
UI R R
()
C ЯД1
С
ω
1
;
ЯД1
()
ЯД1
C
.
2
ω
ω
КОН
НАЧ
RRR
П1 ЯД1
RRRR
П2 ЯД1 Д2
R
0
3
П1
ωω ;
НАЧ 1
2
ωω ;
1
II
C КОН
I
НАЧ
RR
П2 П1
КОН 3
I
НАЧ
T
M
UC
RR
JR R
Рис. 1.8. Перевод двигателя с реостатной на реостатную
или естественную характеристики
15
Также на этих рисунках приведены выражения для расчета устано-
I
вившихся скоростей, начальных токов и электромеханических постоянных времени.
1.3.2. Механические переходные процессы в режимах
торможения
Исследуются три тормозных режима:
динамическое торможение при шунтировании якоря резистором
(характеристика 2
–ω
), рис. 1.9;
0ш
динамическое торможение с независимым возбуждением и от-
ключенным от сети якорем (характеристика 2–0), рис. 1.10;
противовключение изменением полярности напряжения якоря
(характеристика 2–3), рис. 1.11.
RRR
ПЯД
RR
2
RR
ШП,
I
НАЧ
ω
0
Ф
ест
ω
НАЧ
ω
0Ш
0
1
3
I
II
СКОН
Я
ωω ;
НАЧ 1
I
НАЧ
UR RR
ω
ФЯ
CRRC RR
JR
T
M
;
RR
ШП
RR
ШП
UC
R
Я
ШП ШП
()
Я
;
UI R
C Я
С
ω
1
RR
ШП
RR
E
ШШП
RR
C
;
П
I
C
RR
ШП
ШП
2
();
R
.
Рис. 1.9. Динамическое торможение при шунтировании якоря
I
I
НАЧ
резистором
ω
НАЧ
ω
0
0
Ф
2
R
П
R
(характеристика 2–
Ш
1
I
II
СКОН
3
ω
)
0Ш
RRR
ПЯД
ωω ;
НАЧ 1
I
НАЧ
ω;
Ф
JR R
T
M
;
UI R R
ω
C
1
RR
ЯД
()
IRR
C ЯД
C
()
ЯД
2
C
Рис. 1.10. Динамическое торможение с независимым возбуждением
и отключенным от сети якорем (характеристика 2–0)
16
()
C ЯД
С
;
.
Проверочные расчеты характеристик (
I
M
ω
,
()
ft
()
,
ft
()ft
выполняются по выражениям (1.1)–(1.5), в которых в качестве установив-
)
шейся скорости принимается фиктивная установившаяся скорость ω
RRR
ПЯД
ω
ω
4
НАЧ
I
С
ω
0
0
0
Ф
C
1
II
СКОН
C
5
2
R
П
I
I
НАЧ
I
КОН
3
ωω ;
НАЧ 1
I
НАЧ
I
I
КОН
ω(ωΔω) ω ;
Ф 0 С 0
JR R
T
M
;
UI R R
UC
RR
ЯД
U
RR
ЯД
()
ЯД
2
C
()
C ЯД
С
ω
НАЧ
;
;
.
IRR
C ЯД
.
ф
()
C
Рис. 1.11. Противовключение изменением полярности напряжения якоря
(характеристика 2–3)
Реверс включает в себя режим противовключения (характеристика
2–3, рис. 1.11) и пуск в противоположном направлении (характеристика
3–4). Поверочный расчет переходного процесса рекомендуется выпол-
нять по участкам:
2–3 – по уравнениям противовключения, 3–4 – по
формулам пуска.
1.4. Описание схемы стенда и его программного обеспечения
1.4.1. Принципиальная электрическая схема стенда
Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 1.5.
Источник GА – источник синусоидального напряжения промыш-
ленной частоты.
Источник питания GВ двигателя постоянного тока используется
для питания регулируемым напряжением обмоток машины D1 постоянного тока, работающей с независимым возбуждением. Половины обмотки возбуждения необходимо соединить последовательно.
Преобразователь DD угловых перемещений генерирует импульсы,
поступающие на вход указателя IB частоты вращения электромашинного агрегата.
Машина D2
переменного тока, работающая в режиме генератора
и обеспечивающая нагрузку на валу исследуемого двигателя, нагружена
на активную нагрузку RA. Возбудитель GG питает обмотку возбуждения нагрузочной машины регулируемым напряжением.
17
Реостат RR ограничивает ток цепи якоря изучаемой машины. Реостат RB возбуждения машины постоянного тока ограничивает ток цепи
возбуждения двигателя D1.
С помощью мультиметров блока BM контролируются ток и напряжение якоря, а также ток возбуждения машины D1.
Датчики тока и напряжения блока BA гальванически изолируют от
силовой электрической цепи и нормируют сигналы о токе и напряжении
якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя.
Коннектор KK выполняет функцию связующего звена между компьютером IMB и блоком BA датчиков тока и напряжения.
Компьютер IMB используется в режиме информационноизмерительной системы.
Для величин исследуемого двигателя принят индекс 1, для нагрузочного – 2.
1.4.2. Рекомендации по использованию программы «Регистратор
режимных параметров машины постоянного тока»
Виртуальная схема «Регистратор режимных параметров машины
постоянного тока» приведена на рис. 1.12.
Рис. 1.12. «Регистратор режимных параметров машины
постоянного тока»
18
Ниже перечислены возможности интерфейса программы и реко-
мендации по его использованию:
Для определения координат точек на графиках применять отоб-
ражаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
Масштабирование производить путем щелчка на графике левой
клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева
направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществлять
обратным переводом манипулятора – справа налево и снизу вверх.
Графики относительно осей координат двигать путем нажатия
и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее
одновременного передвижения в нужную сторону.
Очищать область построения динамической характеристики
щелчком на виртуальную кнопку
или клавишу «Пробел».
1.4.3. Рекомендации по использованию программы «Многоканальный
осциллограф»
Программа «Многоканальный осциллограф» имеет четыре одинаковых канала, каждый из которых может быть сопоставлен с любым
физическим каналом аналогового ввода платы. Каналы платы должны
быть настроены на дифференциальный режим работы.
Каждый из каналов осциллографа может быть включен или выключен, иметь свой собственный коэффициент деления, быть «прямым»
или «инверсным», иметь «открытый
» или «закрытый» вход (т. е. сохранять или отрезать постоянную составляющую сигнала). Кроме того,
сигнал любого канала можно «сгладить» (применяется для наблюдения
зашумленных воздействий), отобразить определенным цветом, сдвинуть
по вертикали.
Виртуальная схема многоканального осциллографа приведена на
рис. 1.13.
Имеется два способа синхронизации картинки на экране осцилло-
графа. Первый из них, «50 Гц»,
применяется для наблюдения сигналов,
частота которых кратна 50 Гц. В этом режиме частоту синхронизации
можно менять в небольших пределах, нажимая на кнопки с красными
стрелками: на правую – можно заставить «бежать» картинку вправо,
нажатием на левую – влево.
Второй способ синхронизации – классическая синхронизация по
какому-либо каналу. Здесь можно выбрать номер канала, по которому
будет производиться синхронизация, а также уровень синхронизирующего напряжения.
19
Рис. 1.13. Многоканальный осциллограф
По оси времени картинку на экране осциллографа можно растянуть
или сжать, задавая тот или иной масштаб по горизонтали, а также сдвинуть вправо или влево соответствующим движком.
Функции, выполняемые осциллографом:
Работает в режиме XY. В этом случае можно задать номера ка-
налов, сопоставленных с осями X и Y, а также цвет отображаемой линии. В любой момент сканирование аналоговых каналов можно остановить. При этом картинка на экране осциллографа «заморозится». Обработку осциллограммы можно производить так же, как и до «замораживания»: масштабировать, изменять
Используется в режиме запоминания, для чего в окне «Парамет-
цвета линий и пр.;
ры» должна быть поставлена галочка. В этом случае программа во время
сканирования будет непрерывно сохранять данные в циклическом буфере.
Его содержимое отображается после остановки сканирования. Существует
возможность изменять порядок отображения запомненных кривых.
Вычисляет интегральные значения принимаемых сигналов. Для
включения этого режима нужно нажать соответствующую кнопку.
Программа позволяет сохранять осциллограммы в файлы. Сохранение может быть произведено двумя способами – в текстовый файл
или в файл собственного формата *.osc. В первом случае в созданном
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]