Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование в строительстве. Лабораторный практикум
.pdf
3.4. Исследование динамики АД с короткозамкнутым ротором.
Табл.4. Данные зависимостей времени
переходных процессов tу(Uф) и tв(Uф)
Фазное напряжение статора
Uф=0,25U
ном
Uф=0,5U
ном
Uф=0,75U
ном
Время tу переходного процесса по отношению к управляющему воздействию
Время tв переходного процесса по отношению к возмущающему воздействию
Проанализируйте переходные процессы, полученные в п.3.2 и 3.3.
Найдите время переходных процессов для скорости ω(t) по отношению к
управляющему и возмущающему воздействиям при различных амплитудах напряжения статора.
Сделайте выводы о характере зависимости показателей переходного
процесса от величины амплитуды напряжения статора.
4. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы
1. Название работы;
2. Технические характеристики исследуемого двигателя;
3. Описание этапов экспериментальных исследований, включающее:
3.1 название этапа работы;
3.2 вычислительную модель экспериментальной установки (при наличии);
3.3 таблицы с экспериментальными данными (при наличии);
3.4 графики статических или динамических характеристик АД;
3.5 выводы о результатах исследования.
4. Выводы по работе.
5. В отчете должны быть представлены следующие графики:
1) естественная механическая характеристика АД ω(М) (п.3.2);
2) зависимости тока статора I
(М
) и тока ротора I
c
с
(М
) для естественной
р
с
механической характеристики АД (п.3.2);
3) искусственные механические характеристики АД ω(М) при вариации
амплитуды напряжения статора (п.3.3);
4) зависимость критического момента Мк(U) при вариации амплитуды
напряжения статора (п.3.3);
5) переходные процессы для скорости ω(t) при нагрузке 0,7ꞏМк для есте-
ственной (п.3.2) и 3-х искусственных характеристик (п.3.3).
5. Контрольные вопросы
1. Что называется критическим моментом асинхронного двигателя?
2. Во сколько раз изменится критическое скольжение АД при измене-
нии амплитуды напряжения статора в 2 раза?
3. С какой целью уменьшают амплитуду напряжения при пуске АД?
51
Лабораторная работа №4
Рис.1. Базовая экспериментальная установка
«Исследование статических и динамических характеристик
асинхронного двигателя с фазным ротором»
Цель работы: исследование статических и динамических характеристик
асинхронного двигателя с фазным ротором.
1. Расчет параметров асинхронного двигателя с фазным ротором.
Для создания экспериментальной установки необходимо рассчитать
параметры схемы замещения для конкретной модели асинхронного двигателя, т.е. данные о сопротивлениях и индуктивностях его обмоток [3-5].
Будем считать, что параметры двигателей с короткозамкнутым и фазным роторами идентичны, потому при выполнении этой работы необходимо использовать данные для АД из лабораторной работы №3.
2. Разработка базовой вычислительной модели экспериментальной
установки на основе блоков библиотеки SimPowerSystems.
На рис.1 представлена вычислительная модель базовой экспериментальной установки, блоки которой будут использоваться во всех опытах
этой лабораторной работы.
Данная вычислительная модель также, как и в предыдущей работе
построена на основе блока Asynchronous Machine SI Units (группа Sim-
PowerSystems – Machines) [1], который имеет три электрических вывода
a, b и c, используемые для подключения внешних резисторов (блоки Se-
ries RLC Branch). Для отображения выводов a, b и c нужно при
настройке блока Asynchronous Machine SI Units для параметра Rotor
Type (Тип ротора) выбрать значение Wound.
Блок Asynchronous Machine SI Units имеет набор внутренних пара-
метров (рис.2), которые должны быть настроены следующим образом.
52
Рис.2. Настройки блока Asynchronous Machine SI Units
Описание внутренних параметров блока Asynchronous Machine SI
Units, а также настройка остальных блоков базовой экспериментальной
модели приведены в п.2 лабораторной работы №3.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Определение критического момента Мк асинхронного двига-
теля.
Критический момент Мк определяется по методике, описанной в
п.3.1. лабораторной работы №3:
1) Дополните вычислительную модель базовой экспериментальной
установки блоком Ramp (группа Simulink – Sources), который
предназначен для формирования линейно изменяющегося сигнала,
53
и подключите его к входу Tm блока Asynchronous Machine SI
М
к
Рис.4. Переходный процесс по моменту двигателя
Рис.3. Настройки блока Ramp
Units.
Настройте блок Ramp
(рис.3), указав следующие
параметры: Slope – скорость
нарастания сигнала – от 3 до
10; Start time – момент вре-
мени начала работы блока –
ориентировочно 3 с; Initial
output – начальное значение
– оставьте значение «0» без
изменения.
2) Запустите моделирование. После окончания расчета откройте блок Scope М,
в котором будет показан переходный процесс электромагнитного момента двигателя (рис.4).
3) Определите значение момента Мк в точке перегиба.
54
5.1. Исследование искусственных механических характеристик АД
01
1
0
к,
k,
(M )
s
с фазным ротором при вариации активного сопротивления обмоток ротора.
Требуется построить искусственные механические характеристики
АД при различных значениях активного сопротивления обмоток ротора
[3,4]. Для этого нужно провести серию вычислительных экспериментов
по следующей методике:
1) Установите в блоках Series RLC Branch сопротивление, равное Rr’.
2) Укажите в блоке Step первое значение момента нагрузки 0,1ꞏМк
(табл.2) и момент времени подачи нагрузки (Step time) 3 c.
3) Запустите моделирование. После окончания расчета откройте блок
Scope w, в котором будет отображен переходный процесс скорости
ω(t). Определите значения скорости холостого хода ω0 и скорости ω
под нагрузкой.
4) Повторите пункты 4 и 5 для других значений момента нагрузки Мс и
заполните 1-ую часть табл.1.
5) Определите критическое скольжение s
по выражению
k,1
и занесите его в табл.1.
6) Зафиксируйте переходный процесс скорости ω(t) при нагрузке
0,7ꞏМ
и включите его в отчет.
к
7) Установите в блоках Series RLC Branch сопротивление, равное
2ꞏRr’ и повторите пункты 2-6. Заполните 2-ую часть табл.1.
8) Установите в блоках Series RLC Branch сопротивление, равное
3ꞏRr’ и повторите пункты 2-6. Заполните 3-ю часть табл.1.
9) Загрузите полученные данные Мс и ω (табл.1) в рабочее простран-
ство Matlab и постройте графики искусственных механических характеристик АД по методике, описанной в лабораторной работе №1
(п.3.1).
10) Проведите анализ полученных искусственных характеристик и
постройте зависимость sк(Rд), где Rд - сопротивление добавочного
резистора.
11) Сделайте вывод о характере зависимости Мк от величины сопротивления добавочных резисторов Rд.
55
Табл.1. Экспериментальные данные
искусственных механических характеристик АД
1
Rд1= Rr’
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
к
М
с,2
=
0,2Мк
М
с,3
=
0,3Мк
М
с,4
=
0,4Мк
М
с,5
=
0,5Мк
М
с,6
=
0,6Мк
М
с,7
=
0,7Мк
М
с,8
=
0,8Мк
М
с,9
=
Мк
0
М
к,1
s
k,1
2
Rд2= 2ꞏRr’
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
к
М
с,2
=
0,2Мк
М
с,3
=
0,3Мк
М
с,4
=
0,4Мк
М
с,5
=
0,5Мк
М
с,6
=
0,6Мк
М
с,7
=
0,7Мк
М
с,8
=
0,8Мк
М
с,9
=
Мк
0
М
к,2
s
k,2
3
Rд3=3ꞏRr’
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
к
М
с,2
=
0,2Мк
М
с,3
=
0,3Мк
М
с,4
=
0,4Мк
М
с,5
=
0,5Мк
М
с,6
=
0,6Мк
М
с,7
=
0,7Мк
М
с,8
=
0,8Мк
М
с,9
=
Мк
0
М
к,3
s
k,3
Табл.2. Данные зависимостей времени
переходных процессов tу(Rд) и tв(Rд)
Добавочное сопротивление цепи ротора
Rд1= Rr’
Rд2= 2ꞏRr’
Rд3=3ꞏRr’
Время tу переходного процесса по отношению к управляющему воздействию
Время tв переходного процесса по отношению к возмущающему воздействию
5.2. Исследование динамики АД с фазным ротором.
Проанализируйте переходные процессы, полученные в п.4.1. Найдите
время переходных процессов по отношению к управляющему и возмущающему (момент статической нагрузки) воздействиям.
Сделайте выводы о характере зависимости показателей переходного
процесса от величины добавочного сопротивления Rд.
56
6. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы
1. Название работы;
2. Технические характеристики исследуемого двигателя;
3. Описание этапов экспериментальных исследований, включающее:
3.1 название этапа работы;
3.2 вычислительную модель экспериментальной установки (при
наличии);
3.3 таблицы с экспериментальными данными (при наличии);
3.4 графики статических или динамических характеристик АД (при
наличии);
3.5 выводы о результатах исследования.
4. Выводы по работе.
5. В отчете должны быть представлены следующие графики:
1) искусственные механические характеристики АД ω(М) при вариации
дополнительного сопротивления обмоток ротора;
2) зависимость критического скольжения sк(Rд) при вариации дополни-
тельного сопротивления обмоток ротора;
3) переходные процессы для скорости ω(t) при нагрузке 0,7ꞏМк для 3-х ис-
кусственных характеристик.
7. Контрольные вопросы
1. Во сколько раз изменится критический момент асинхронного дви-
гателя с фазным ротором при увеличении активного сопротивления
ротора в 2 раза?
2. С какой целью в цепь ротора асинхронного двигателя включают до-
полнительные резисторы?
3. Как влияет на время переходного процесса увеличение сопротивле-
ния ротора?
57
Лабораторная работа №5
Рис.1. Электрическая схема экспериментальной установки
М1
+
-
-
А
А
-
М2
BR
ТП
РН2
R
д1
R
д2
ОВМ1
ОВМ2
1
2
3
4
5
9
8
7
6
~
~
-
«Исследование статических и динамических характеристик
системы стабилизации скорости двигателя постоянного тока не-
зависимого возбуждения с обратной связью по напряжению»
Цель работы: исследование статических и динамических характеристик
системы стабилизации скорости ДПТ НВ с обратной связью по напряжению.
1. Устройство экспериментальной установки.
Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки
для исследования статических и динамических характеристик системы
стабилизации скорости ДПТ НВ с обратной связью по напряжению показана на рис. 1. Она включает в себя двигатель 1, силовой тиристорный преобразователь 2, усилитель 3, делитель напряжения 4, задающее устройство
5. Для измерения скорости ДПТ НВ используется тахогенератор 6 и осциллограф 7.
Выполнение экспериментальных исследований более удобно производить на виртуальном стенде, например, построенном на базе блоков библиотеки SimPowerSystems среды моделирования Matlab (Simulink).
58
2. Создание вычислительной модели экспериментальной уста-
Рис.2. Вычислительная модель экспериментальной установки
новки на основе блоков библиотеки SimPowerSystems.
Вычислительная модель экспериментальной установки показана на
рис.2. Она включает в себя следующие блоки из библиотеки SimPowerSys-
tems: DC Machine (подгруппа Machines), DC Voltage Source и Controlled
Voltage Source (подгруппа Electrical Sources)., Current Measurement (под-
группа (Measurements). Также используются блоки библиотеки Simulink:
Transfer Fcn, Gain, Step и Scope.
Для настройки блока DC Machine воспользуйтесь данными из табл.1
в лабораторной работе №1.
Рассмотрим назначение и настройку блоков, которые используются
впервые. Блок Controlled Voltage Source (Управляемый источник напря-
жения) [1] моделирует силовую часть регулируемого источника постоянного напряжения (силовой тиристорный преобразоватль). Он имеет два
электрических вывода (клеммы «+» и « - ») и один информационный вход
(вход «s») (рис.2). Информационный (управляющий) вход «s» предназначен для указания величины напряжения, которое должно быть сформировано на электрических клеммах блока.
Настройка блока Controlled Voltage Source выполняется следующим
образом [1]:
1) Выберите тип выходного напряжения (Source type) – DC (постоян-
ное) (рис.3, а);
59
2) Снимите отметку параметра Initialize (Инициализировать) (рис.3,
Рис.3. Настройка блока Controlled Voltage Source
а)
б)
б), так как начальное напряжение блока должно быть равно «0».
Блок Current Measurement предназначен для преобразования элек-
трического сигнала тока в информационный сигнал, т.е. для «измерения»
тока электрической цепи [1]. Он имеет два электрических вывода (клеммы
«+» и « - ») и один информационный выход (выход «i»), на который выводится измеренное значение тока. Этот блок не содержит настроек.
Блок Transfer Fcn (передаточная функция) предназначен для модели-
рования динамики силового тиристорного преобразователя. Будем считать, что она описывается апериодическим звеном с коэффициентом передачи Ксп и постоянной времени Тсп. (табл.1).
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]