Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы электропривода. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Лабораторная работа № 1
А
ШИП
В
С
Рис. 2.2. Схема подключения ШИП к трехфазному источнику
+15 В
+15 В
ШИМ
R21
–15 В
Микроконтроллер
АЦП
R22
–15 В
Рис. 2.3. Схема подключения напряжения задания для ШИП
M1
M1
R5
РА1
A
РV1
V
R4
M1
ШИП
Рис. 2.4. Схема подключения якоря и обмотки
возбуждения ДПТ НВ к ШИП
51
Лабораторные работы
5. Включить ШИП обмотки возбуждения (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (возбуждение),
%») и резис тором R22 установить номинальный ток возбуждения
ДПТ НВ, равный 0,18 А, по прибору PA4.
6. Подключить релейно-контакторную схему управления
(включить тумблер SA70).
7. Подключить якорь ДПТ НВ к ШИП обмотке якоря (подключение осуществляется с помощью контактора К5, напряже-
ние на катушку которого подается нажатием кнопки управления
SB74).
8. Задать симметричный режим работы ШИП обмотке якоря. Дл я эт ого необходимо установи т ь тумблер в положен ие «Симметр.» (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
9. Включить ШИП обмотки якоря (тумблер в нижней части
панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
10. Разогнать ДПТ НВ и резистором R21 установить номинальное напряжение на якоре ДПТ НВ по прибору PV1, при этом
замерить угловую скорость ДПТ НВ по прибору BR1, рад/с, и ток
якоря по прибору PA1, A, (рис. 2.5). Результаты опыта занести
в таб лицу 2.1. Выполнить необходимые вычисления.
+
–
U
PV1
М1
PА1
LM1
Рис. 2.5. Функциональная схема лабораторной установки
М2
об
мин
BR1
11. Провести опыт свободного выбега. Для этого отключить
ДПТ НВ от ШИП нажатием кнопки управления SB73, одновременно выбрать на панели РКУ режим торможения и записи значений в память.
52
Лабораторная работа № 1
12. После остановки ДПТ НВ отключить ШИП обмотки
якоря (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
13. Выбр ать на панел и РК У реж и м пр о смотра значений торможения и просмотреть данные угловой скорости и времени, записанные в процессе торможения. Значения угловой скорости и времени занести в таблицу 2.2.
14. После завершения экспериментального исследования
выключить ШИП обмотки якоря и ШИП обмотки возбуждения
(тумблеры в нижней части панели стенда, в окнах «Скважность
(якорь), %» и «Скважность (возбуждение), %» соответственно).
Отключить ДПТ НВ от ШИП контактором К5, нажав кнопку
SB73. Отключить стенд от сети (выключить автоматические
выключатели, расположенные в левой нижней части стенда –
надпись «Сеть») и снять установленные перемычки.
15. Построить кривую выбега ω = f(t).
16. Используя результаты опытов, методом свободного выбега
определить суммарный момент инерции и маховый момент агрегата. Необходимые данные занести в таблицу 2.3.
17. Составить отчет и сделать выводы о проделанной работе.
1. Тема лабораторной работы.
2. Цель лабораторной работы.
3. Функциональная схема лабораторной установки (рис. 2.5).
4. Таблицы 2.1–2.3 с результатами опытов и вычислений.
5. Графические построения (кривая выбега с построенной
касательной).
6. Расчеты момента инерции и махового момента электропривода.
7. Выводы по результатам проделанной работы.
1. Запишите основное уравнение движения ЭП, поясните
входящие в него величины.
2. Приведите формулу для определения суммарного момента
инерции ЭП.
3. Поясните, что такое динамический момент ЭП.
4. Поясни т е, в ка ком слу чае в ЭП возникает неустанови вшееся движение.
53
Лабораторные работы
5. Поясните, что такое маховый момент и как он зависит
от момента инерции системы ЭП.
6. Поясните, на какие свойства ЭП влияет величина момента
инерции и махового момента.
7. Опишите метод свободного выбега.
Цель: приобрести практические навыки в выполнении
опытов по снятию данных и построении электромеханических
и механических характеристик ДПТ НВ; получить практическое подтверждение теоретическим сведениям о характеристиках
ДПТ НВ.
Оборудование рабочего места: лабораторный стенд НТЦ-25;
перемычки; методические указания по выполнению лабораторной работы.
Основная схема включения ДПТ НВ представлена на рисунке 2.6. На этой схеме приняты следующие обозначения: I,
Iв – токи в цепях обмоток якоря и возбуждения соответственно;
Rя = rя + rдп + rко + rщ – сопротивление якоря, состоящее из со-
противлений обмотки якоря rя, добавочных полюсов rдп, компенсационной обмотки rко и щеточного контакта rщ; Rов – сопротивление обмотки возбуждения; Rд, Rв – добавочные резисторы
в цепях обмоток якоря и возбуждения соответственно.
Вывод уравнений для статических характеристик электродвигателя проведем при следующих условиях: реакция якоря
не уч итывается; момент на валу электродвигателя равен электромагнитному моменту. По второму закону Кирхгофа для якорной
цепи ДПТ НВ можно записать выражение
U = IR + E, (2.12)
где U – напряжение источника питания, В; R – полное сопротивление цепи якоря, Ом; Е – ЭДС якоря, В.
54
Лабораторная работа № 2
Ф
U IRk
+
I
I
в
+
Рис. 2.6. Схема включения ДПТ НВ
Е
R
ов
LM1
M1
R
U
R
д
R
я
U
в
в
–
–
ЭДС якоря рассчитывают по формуле
E = kФω, (2.13)
где k – конструктивный коэффициент электродвигателя, В∙с/рад;
Ф – магнитный поток электродвигателя, Вб; ω – угловая скорость электродвигателя, рад/с.
Электромагнитный момент электродвигателя определяют
M = kФI. (2.14)
Подставляя (2.13) в (2.12), получаем формулу для электроме-
ханической характеристики ω = f(I)
ω .
(2.15)
Формулу для механической характеристики ω(М) ДПТ НВ
получают из (2.15) с использованием выражения (2.14)
U MR
ω
Ф
k
( Ф)
k
.
2
Выражения (2.15) и (2.16) можно представить в сокращенной
форме записи
ω = ω0 – Δω, (2.17 )
где ω0 – скорость идеального холостого хода двигателя; Δω –
изменение угловой скорости, вызванное нагрузкой двигателя:
ω
0
;
ФUk
(2.16)
(2.18)
55
Лабораторные работы
IR MR
ω
Ф
k
( Ф)
k
.
2
(2.19)
Таким образом, как это следует из (2.15) и (2.16), электромеханическая и механическая характеристики ДПТ НВ представляют собой прямые линии.
Выражение (2.19) показывает, что изменение скорости вращения двигателя, обусловленное изменением его нагрузки, прямо пропорционально электрическому сопротивлению цепи якоря R. Поэтому номинальному сопротивлению цепи якоря R =
= Rя соответствует наименьшее изменение скорости Δω �. В этом
случае электромеханическая и механическая характеристики являются наиболее жесткими. Такие характеристики называют естественными (прямая 1, рис. 2.7), искусственными (прямые 2–4,
рис. 2.7). Характеристика 2 построена при пониженном напряжении на якоре, 3 – при ослаблении магнитного потока, 4 –
при введении добавочного сопротивления Rд в цепь якоря.
ω
ω
0
ω
ном
3
1
2
4
0
Рис. 2.7. Механические характеристики ДПТ НВ
М
М
ном
с
М
1. Сборка схемы и включение лабораторного стенда
1.1. Собрать схему подключения ШИП и инвертора к сети
переменного тока (рис. 2.8).
56
Лабораторная работа № 2
V
А
ШИП
Рис. 2.8. Схема подключения ШИП и инвертора к трехфазному
источнику с организацией общей сети постоянного тока
В
С
А
РА2
Инвертор
1.2. Собрать схему подключения напряжения задания для
ШИП (рис. 2.3).
1.3. Собрать схему подключения напряжения задания для ин-
вертора (рис. 2.9).
Драйвер
+15 В
Драйвер
+15 В
R31
–15 В –15 В
Рис. 2.9. Схема подключения напряжения задания для инвертора
ШИМ
Микроконтроллер
АЦП
R32
1.4. Собрать схему подключения якоря и обмотки возбуждения ДПТ НВ к ШИП для экспериментального исследования
естественной характеристики (рис. 2.4).
1.5. Подключить стенд к трехфазной сети (включить три
автоматических выключателя, расположенных в левой нижней
части стенда – надпись «Сеть»). Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением
преобразователей, находятся в положении «Выключено», а также
на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки.
57
Лабораторные работы
1.6. Включить ШИП обмотки возбуждения (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (возбуждение),
%») и резистором R22 установить номинальный ток возбуждения
ДПТ НВ, равный 0,18 А, по прибору PA4.
1.7. Подключить релейно-контакторную схему управления
(включить тумблер SA70).
1.8. Подключить якорь ДПТ НВ к ШИП обмотки якоря (подключение осуществляется с помощью контактора К5, напряжение
на катушку которого подается нажатием кнопки управления SB74).
1.9. Задать симметричный режим работы ШИП обмотки якоря.
Для этого установить тумблер в положение «Симметр.» (тумблер
в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
1.10. Включить ШИП обмотки якоря (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
1.11. Разогнать исследуемый ДПТ НВ и резистором R21 установить номинальное напряжение (U
= 220 В) на якоре ДПТ
ном
НВ по прибору PV1, при этом замерить угловую скорость ДПТ
НВ по прибору BR1, рад/с (рис. 2.10).
+
–
U
~U1, f
1
PV1
Преобразователь
PА1
Рис. 2.10. Функциональная схема лабораторной установки
М1
+
LM1
–
М2
об
мин
BR1
1.12. Выключить ШИП обмотки якоря (положение резистора R21 не изменять).
1.13. Выбрать режим работы инвертора (U – IR) / f = сonst
и резистором R31 задать частоту инвертора, равную нулю (при-
бор «Частота, Гц»).
1.14. Подключить нагрузочный АД к инвертору. Для этого
предварительно тумблером SA71 задать схему включения обмоток
58
Лабораторная работа № 2
статора АД «треугольник», затем с помощью магнитного пускателя K1 подключить АД к инвертору, нажав кнопку SB70 «Вперед».
1.15. Плавно увеличивая частоту инвертора (прибор «Частота, Гц»), с помощью резистора R31 разогнать асинхронный двигатель до угловой скорости, соответствующей скорости ДПТ НВ (см.
п. 1.11), контроль угловой скорости провести по прибору BR1, рад/с.
1.16. Включить ШИП обмотки якоря (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
1.17. Задать для ДПТ НВ режим идеального холостого хода.
Для этого с помощью резистора R31 подстроить выходную частоту инвертора так, чтобы ток, протекающий по обмотке якоря,
стал равен нулю (прибор PA1).
2. Снятие естественной электромеханической характеристики
ДПТ НВ
2.1. Выполнить все действия согласно пунктам 1.1–1.17.
2.2. Приступить к снятию характеристики ДПТ НВ в двигат е л ьн ом ре ж и ме . Д л я эт ог о с т у п е н ч а т о у мен ь ш а я ч а с т о т у на в ы ход е
инвертора, снять последовательно ряд точек установившегося режима работы ДПТ НВ (обычно 4–5). Показания приборов BR1
(угловая скорость, рад/с), PA1 (ток якоря, А) занести в таблицу 2.4.
Таблица 2.4
Результаты опытов для построения статических
характеристик ДПТ НВ
Характеристика Параметр
Естественная
характеристика:
U = U
Iв = I
Rд = 0
Искусственная
характеристика:
U = 170 В,
Iв = I
Rд = 0
= 220 В,
ном
= 0,18 А,
в.ном
= 0,18 А,
в.ном
Единица
измерения
ω
I А 0
I2R
я
I2R
д
Р Вт
М Н·м
ω
I А 0
I2R
я
I2R
д
Р Вт
М Н·м
ра д /с
Вт
Вт 0 0 0 0 0
ра д /с
Вт
Вт 0 0 0 0 0
Нагрузка
1 2 3 4 5
59
Лабораторные работы
Окончание табл. 2.4
Характеристика Параметр
Искусственная
характеристика:
U = U
Iв = 0,12 А,
Rд = 0
Искусственная
характеристика:
U = U
Iв = I
Rд ≠ 0
= 220 В,
ном
= 220 В,
ном
= 0,18 А,
в.ном
I2R
I2R
I2R
I2R
Единица
измерения
ω
I А 0
я
д
Р Вт
М Н·м
ω
I А 0
я
д
Р Вт
М Н·м
ра д /с
Вт
Вт 0 0 0 0 0
ра д /с
Вт
Вт
Нагрузка
1 2 3 4 5
Примечания.
1. При проведении опытов, уменьшая частоту инвертора, необходимо поддерживать ток возбуждения ДПТ НВ, равный номинальному значению (прибор PA4 с помощью резистора R22), так
как в процессе работы ДПТ НВ происходит его нагрев, и, следовательно, происходит увеличение сопротивления обмотки возбуждения, чт о при в од и т при за данном на п ря жен и и на обмотке возбуждения («Скважность (возбуждение), %») к уменьшению тока
возбуждения, а значит, и магнитного потока электродвигателя.
2. При проведении опытов, уменьшая частоту инвертора, необходимо также поддерживать постоянным и напряжение на якоре ДПТ НВ (прибор PV1), моделируя тем самым сеть постоянного
тока бесконечной мощности. В действительности, при увеличении
на г рузки на ва л у ДПТ НВ ток якоря возрастает, значит, возрастает
и ток, про текающий по ШИП, что при конечной мощност и ШИП
приводит к снижению напряжения на его выходе.
3. Снятие искусственных электромеханических характеристик
ДПТ НВ при пониженном напряжении на якоре
Проводят аналогично снятию естественной характеристики,
с той лишь разницей, что резистором R21 по прибору PV 1 необходимо установить напря жение на якоре ДП Т НВ, равное 170 В, которое необходимо поддерживать на якоре (прибор PV1) в течение всех
исследований. Результаты исследований – показания приборов BR1
(угловая скорость, рад/с), PA1 (ток якоря, А) занести в таблицу 2.4.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]