1_el-mash-spets-nazn-lab-rab

- Повторить опыт, установив напряжение на обмотке управления U2= 0,5U2H, что соответствует a2= 0,5.

-Заносить данные в таблицу по форме 1.

-Вычислить следующие значения:

электрические мощности, потребляемые обмотками

Р1 = U1I1, Р2= U2 I2;

механическую (полезную) мощность двигателя

Р = 0,105 M2n ;

коэффициент полезного действия (КПД)

η= Р/(Р1 + P2).

-Нанести на график 1 механические характеристики n = f(М2) для

a2 = 1 и a2 = 0,5. Вид характеристик показан на рис. 2.1.

4.1.2. Регулировочная характеристика n = f(Uy) при М = const

-Снимать регулировочную характеристику в режиме холостого хода (М=0), отключив S3.

-Установить номинальное напряжение U1H на обмотке полюсов.

-Установить движок делителя напряжения R2 в нулевое положение.

-Включить S2.

-Увеличивая напряжение U2 на якоре (напряжение управления), отметить тот момент, когда якорь двигателя тронется с места и начнет устойчиво вращаться. Это напряжение якоря называется напряжением трогания UTP. Измерить и записать его величину.

-Увеличивать напряжение на якоре до номинального значения U2H так, чтобы снять 4...6 точек отсчета.

-Измерять напряжения U1, U2 , частоту вращения n в режиме холостого хода

(момент М2=0) и заносить данные в таблицу по форме 2. Вид характеристик показан на рис. 2.2.

Ф о р м а 2

Регулировочная характеристика n = f(Uy) M = 0 , U1=U1H = B

4.2. Полюсное управление: Uy= U1, U2= U2H = const

4.2.1. Рабочие и механические характеристики

Характеристики для единичного сигнала управления a1=U1/U1H =1 при U2 = U2H были сняты в п.4.1.1, поэтому в данном опыте эти характеристики опускаются и снимаются характеристики только для а1= 0,7.

-Запустить в ход двигатель.

-Установить номинальное напряжение U2Н на обмотке возбуждения (обмотке якоря) и поддерживать его постоянным во время опыта.

-Установить напряжение на обмотке управления (обмотке полюсов)

U1= 0,7U1H , что соответствует коэффициенту сигнала а1= 0,7.

-Измерить напряжения и токи обмотки управления U1, I1, обмотки якоря U2, I2; частоту вращения n в режиме холостого хода (момент M2=0) и занести данные в таблицу по форме 3.

-Включить питание электромагнитного тормоза с помощью SЗ.

-Изменять величину тормозного момента М2 так, чтобы снять 3...4 точки отсчета.

-Заносить данные измерений в таблицу по форме 3.

Фо р м а 3

- Вычислить следующие значения:

электрические мощности, потребляемые обмотками

Р1 =U1I1, P2 = U2I2;

механическую (полезную) мощность двигателя

Р = 0,105 M2n;

коэффициент полезного действия (КПД)

η= P/(P1 + P2).

-Нанести на график 1 механическую характеристику n = f(М2). Вид характеристики показан на рис. 2.3.

4.2.2. Регулировочная характеристика n = f(Uy) при М = const

-Снимать регулировочную характеристику в режиме холостого хода (М=0), отключив S3.

-Запустить в ход двигатель.

-Установить номинальное напряжение U2H на обмотке якоря.

-Уменьшать напряжение U1 на обмотке управления от максимально возможного значения до 0,7U1Н так, чтобы снять 3...4 точки отсчета.

-Измерять напряжения U1, U2; частоту вращения n и заносить данные в таблицу по форме 4.

Вид характеристик показан на рис. 2.4.

Ф о р м а 4

Регулировочная характеристика n =f(Uy )

5.Краткие выводы

5.1.Сравните якорное и полюсное управление двигателем. Укажите их отличия, достоинства и недостатки.

5.2.Укажите значение напряжения трогания в режиме холостого хода при якорном управлении.

6.Литература: [1], c. 111…123.

Р А Б О Т А 6

СЕЛЬСИНЫ

1. Цель работы

Практическое ознакомление с характеристиками сельсинов в индикаторном и трансформаторном режимах работа.

2. Основные теоретические положения

На практике часто возникает необходимость синхронизации вращения или поворота различных механизмов, находящихся на расстоянии. Эта задача обычно решается с помощью электрических систем синхронной связи.

Применяется два вида систем синхронной связи: система синхронного вращения (электрический вал) и система синхронного поворота (передача угла). Система электрического вала чаще всего выполняется с помощью трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором.

Система синхронной передачи угла используется для дистанционного управления, регулирования, контроля и выполняется с помощью небольших индукционных машин, называемых сельсинами (selfsyn - самосинхронизирующийся).

В зависимости от числа фаз первичной обмотки - обмотки возбуждения - сельсины делятся на трехфазные и однофазные. В большинстве систем синхронной передачи угла используются однофазные сельсины, имеющие однофазную обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации.

Получили распространение две принципиально отличные системы синхронной передачи угла: индикаторная и трансформаторная. Индикаторная система применяется при небольших величинах нагрузочного момента например, нагрузкой является шкала, стрелка прибора - индикатора и т.п. При этом сельсин - приемник может самостоятельно отрабатывать угол, заданный сельсином - датчиком.

Индикаторный режим

При работе сельсинов в индикаторном режиме обмотки возбуждения

однофазным обмоткам возбуждения, создает в каждом из сельсинов пульсирующее магнитное поле, которое наводит в фазах обмоток синхронизации ЭДС. Величина ЭДС зависит от геометрического положения фаз по отношению к обмотке возбуждения. Если роторы приемника и датчика расположены одинаково по отношению к соответствующим обмоткам возбуждения, то в фазах обмоток синхронизации приемника и датчика наводятся одинаковые ЭДС, которые уравновешивают друг друга - ток в обмотках синхронизации и линии связи отсутствуют. Такое положение сельсинов называется согласованным.

При повороте ротора датчика на некоторый угол равенство ЭДС нарушается: в обмотках синхронизации и линии связи возникает ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитными потоками обмоток возбуждения возникают вращающие моменты, которые будут стремиться повернуть роторы приемника и датчика в согласованное положение. Обычно ротор датчика заторможен, а ротор приемника свободен, поэтому под действием вращающего момента он поворачивается до тех пор, пока не придет в согласованное положение с ротором датчика.

Точность работы сельсинов в индикаторном режиме зависит от ряда факторов. Важнейшими из них являются: удельный синхронизирующий момент (момент, развиваемый приемником при угле рассогласования в 1°); момент трения и момент сопротивления на валу приемника; сопротивление линии связи; магнитная и электрическая асимметрия; число приемников, работающих от одного датчика и т.п.

Трансформаторный режим

Трансформаторный режим работы сельсинов применяется в тех случаях, когда на ведомой оси имеется значительный момент сопротивления и поэтому сельсин-приемник не в состоянии повернуть ведомую ось. Заданный угол поворота отрабатывается с помощью исполнительного двигателя, связанного с приемником механически и электрически. В трансформаторном режиме однофазная обмотка сельсина-приемника не получает питание от сети, а напротив, является выходной обмоткой, с нее снимается напряжение, пропорциональное заданному углу поворота и через усилитель подается на исполнительный двигатель.

Обмотка возбуждения сельсина-датчика, работающего в трансформаторной схеме, подключается к однофазной сети переменного тока. Ток в этой обмотке создает пульсирующее магнитное поле, которое в обмотке синхронизации датчика наводит ЭДС. Так как эта обмотка соединена линией

связи с обмоткой синхронизации приемника, то по обмоткам течет ток. Этот ток, проходя по обмотке синхронизации приемника, создает пульсирующее магнитное поле, которое в выходной обмотке приемника наводит ЭДС - выходное напряжение приемника.

При повороте ротора датчика синхронно с ротором датчика будет поворачиваться и ось магнитного поля, вследствие чего будет изменяться величина потокосцепления и напряжение выходной обмотки приемника.

Величина потокосцепления будет изменяться и при повороте ротора самого приемника. Таким образом, величина потокосцепления и, следовательно, выходное напряжение приемника зависят от угла поворота как датчика θД, так и приемника θП, и определяются углом рассогласования

θ = θД - θП.

Чтобы получить синусоидальную зависимость выходного напряжения от угла рассогласования (u=Usinθ) принимают за начало углов отсчета угол

θ = 90°. Согласованным положением сельсинов в трансформаторной схеме называется положение, при котором выходное напряжение сельсинаприемника равно нулю. При этом соединенные между собой фазы обмоток синхронизации датчика и приемника (в отличие от индикаторного режима работы) не занимают одинакового положения по отношению к соответствующим обмоткам возбуждения: положение обмотки синхронизации приемника отличается от положения обмотки синхронизации датчика на 90°.

Качество работы сельсинов в трансформаторной схеме зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются: остаточное напряжение на выходной обмотке приемника; напряжение при угле рассогласования в 1°; удельная мощность выходной обмотки приемника при угле рассогласования в 1°; электрическая и магнитная асимметрия; сопротивление линии связи; количество сельсинов-приемников, соединенных электрически с датчиком.

3. Описание лабораторной установки

Установка для испытания однофазных сельсинов (рис.6.1) состоит из сельсина-датчика (Д) и сельсина-приемника (П).

Однофазная обмотка датчика (обмотка возбуждения) подключена к источнику питания, величину напряжения которого можно регулировать с помощью автотрансформатора. Это напряжение измеряется вольтметром V1. Для измерения тока возбуждения датчика и потребляемой им мощности служат амперметр А1 и ваттметр Wl.

Фазы трехфазной обмотки, синхронизации сельсина-датчика линиями связи соединены с соответствующей фазами трехфазной обмотки сельсина-

приемника. Для измерения токов, протекающих по линиям связи и в обмотках синхронизации, служат амперметры A3, А4 и А5.

Виндикаторном режиме работы однофазная обмотка сельсина-приемника является обмоткой возбуждения и выключателем S2 подключается к сети. Для измерения тока и мощности обмотки служат амперметр А2 и ваттметр W2.

Втрансформаторном режиме работы однофазная обмотка сельсинаприемника является выходной обмоткой. Выключатель S2 в данном случае должен быть разомкнут. Выходное напряжение измеряется вольтметром V2.

S1

Рис. 6.1

Для измерения углов поворота роторов сельсины установлены в специальных редукторных головках, позволяющих производить замеры этих углов. Кроме того, сельсин-приемник снабжен устройством в виде шкива, насаженного на вал ротора, по шкиву проходит шнур с крючком для подвешивания гирь при измерении момента.

4. Порядок выполнения работы

4.1.Индикаторный режим (синхронная передача угла)

-Проводить опыты при замкнутом выключателе S2.

-Устанавливать сельсины перед началом каждого опыта в согласованное нулевое положение. Для этого шкалу датчика выставить на нуль. Стрелку на приемнике путем вращения шкалы установить против нулевого отсчета.

4.1.1.Статическая ошибка (погрешность) сельсина-приемника

-Установить и поддерживать постоянным напряжение питания обмоток возбуждения датчика и приемника U1 = U1H.

-Изменять положение ротора датчика θД от 0 до 360° через 10° по часовой стрелке (правое вращение);

-Измерять положение ротора приемника θП.

- Вносить данные в таблицу по форме 1.

- Повторить опыт для поворота ротора датчика против часовой стрелки (левое вращение).

- Вычислить статическую ошибку приемника

∆θ = θД - θП

для правого и левого направлений вращения (∆θПР и ∆θЛЕВ). - Нанести на график 1 зависимость ∆θ=f(θД) для правого и

левого направлений вращения. Вид кривых показан на рис.6.2.

- Определить погрешность следования сельсина-приемника в индикаторном режиме ∆θm как полусумму абсолютных значений максимальных положительного и отрицательного отклонений, измеренных при повороте ротора по часовой и против часовой стрелки. Погрешность следования выражается в угловых минутах.

4.1.2. Основные характеристики

Основные характеристики представляют собой зависимость первичных токов I1Д и I1П, мощностей Р1Д и Р1П , коэффициентов мощности соsϕД и сosϕП , вторичных токов Ia , Ib, Ic и момента М от угла рассогласования θ. Угол θ

Во избежание чрезмерного перегрева сельсинов, которые рассчитаны на работу при углах рассогласования не более 30...40°, в этом опыте необходимо уменьшить приложенное напряжение примерно на 20% по сравнению с номинальным U1H.

-Поддерживать постоянным напряжение питания обмоток возбуждения датчика и приемника U1= const.

-Закрепить ротор датчика в нулевом положении.

-Изменять величину груза от нуля до такой величины, пока один из вторичных токов в обмотках синхронизация не достигнет максимального значения. При этом необходимо получить не менее 5 точек отсчета.

-Измерять величину груза m, угол рассогласования θ, первичные токи I1Д и

I1П, потребляемые мощности Р1Д и Р1П, вторичные токи Ia, Ib, Ic и заносить данные в таблицу по форме 2.

- Вычислить величину синхронизирующего момента

M = 9,8 m R 10-5,

где R=2,6 см - радиус шкива,

а также величину удельного синхронизирующего момента, разделив сиихронизирующий момент, соответствующий малому углу рассогласования (θ=5-10°), на величину этого угла

МУД= М/θ.

- Построить на графике 2 зависимости: Ia, Ib, Ic, М=f(θ). Примерный вид характеристик показан на рис.6.3.

4.2.Трансформаторный режим

-Разомкнуть выключатель S2.

-Поддерживать постоянным напряжение питания обмотки возбуждения датчика U1.

-Измерять напряжение выходной обмотки приемника с помощью высокоомного вольтметра V2.

4.2.1.Величина остаточного напряжения

-Закрепить ротор датчика в нулевом положении.

-Изменять положение ротора приемника, вращая рукой его шкивок, до тех нор пока выходное напряжение не будет минимальным (UОСТ).

-Измерить и записать величину остаточного напряжения UОСТ.

-Принять это положение ротора за нулевое (согласованное);

отличие нулевого положения приемника в трансформаторном режиме θ' по сравнению с индикаторным θ составляет примерно 90°: θ' =θ ± 90°.

4.2.2. Статическая ошибка сельсина-приемника

-Установить сельсины в согласованное нулевое положение, как описано вп. 4.2.1.

-Повернуть ротор сельсина-датчика на 10° по часовой стрелке (правое вращение).

-Поворачивая ротор сельсина-приемника, добиться минимального напряжения на выходной обмотке.

-Измерить угол поворота сельсина-приемника θ'П.

-Занести данные в таблицу по форме 3.

-Вычислить величину погрешности ∆θ=θД- θ'П,

-Продолжить опыт, поворачивая ротор сельсина-датчика через 10°до 360°.

-Повторить опыт для левого вращения (против часовой стрелки)