Лабораторна робота № 2 Визначення характеристик об’єктів автоматизації

Мета роботи: методом дослідження визначити статичну і динамічну характеристики генератора постійного струму.

Короткі відомості з теорії

За об’єкт автоматизації прийнятий генератор постійного струму незалежного збудження, який призначається для перетворення механічної енергії в електричну.

Рис. 1. Об’єкт автоматизації (генератор)

Як об’єкт автоматизації генератор володіє інерційністю, а його властивості можна оцінювати статичними і динамічними характеристиками. Якщо координата на вході – струм збудження І_з, а на виході – електрорушійна сила (ЕРС) Е_г (рис. 1), то статична характеристика генератора – це залежність Е_г від І_з, яка має вигляд згідно з рис. 2.

Динамічною характеристикою називається залежність напруги U_г на виході генератора від часу.Така характеристика показує, як змінюється напруга генератора з часом, якщо збудження генератора змінити стрибком на деяку величину, прийняту за одиницю.Динамічна характеристика має вигляд, показаний на рис. 3. Якщо мати динамічну характеристику, то можна знайти сталу часу об’єкта як генератора.

Рис. 2. Статична характеристика Рис. 3. Динамічна характеристика

генератора генератора

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з об`єктом автоматизації - генератором постійного струму з незалежним збудженням і визначити його тип та номінальні параметри. Результати занести до табл. 1.

Таблиця 1

Тип генератора	Uном, В	Із, А	Іном, А	nном

2. Зібрати схему (рис. 4) для дослідження характеристик генератора.

У якості вольтметра PV використовується вольтметр постійного струму на 220 В, а в якості амперметра PA - амперметр на 3…5 А постійного струму. Реостат R_р кола збудження - РПШ.

Зняти статичну характеристику генератора Е_г = f (і_з), для чого поставити движок реостата R_р в позицію найбільшого опору. Потім запустити двигун М привода, замкнувши роз’єднувач QS₁. За рахунок останнього намагнічення на вольтметрі з’явиться невелика ЕРС Е₀.

Рис. 4. Схема дослідження статичної характеристики генератора

Далі необхідно замкнути роз’єднувач QS₂ і амперметр PA покаже струм збудження І_з. Його потрібно збільшувати реостатом R_р, поки генератор не вийде на режим найбільшої ЕРС Е_г. Значення струму І_з і ЕРС Е_г у цьому випадку занести до табл. 2. Продовжити знімати характеристику, зменшуючи струм збудження І_з реостатом R_р. Зміни струму збудження слід проводити тільки в сторону його зменшення і через рівні інтервали, щоб не перейти із спадаючої гілки характеристики на зростаючу. Отримані результати занести до табл. 2.

Таблиця 2

Із, А
Ег, В

3. За даними табл. 2 побудувати статичну характеристику генератора Е_г = f (і_з).

4. Зняти динамічну характеристику генератора U_г = f (t) при стрибкоподібному зміненн і струму збудження. Для цього зібрати схему згідно з рис. 5, де на виході генератора увімкнуті осцилограф N, вольтметр PV та амперметр PA₂.

Рис. 5. Схема дослідження динамічної характеристики генератора

Коло обмотки збудження доповнюється ще одним регулюючим резистором R_p2, який підключається паралельно R_p безпосередньо роз’єднувачем QS₃. При зніманні динамічної характеристики генератор запускають в роботу на холостому ходу і встановлюють по амперметру PA₂ струм збудження на рівні 0,1…0,3 А. Фіксують напругу генератора по вольтметру PV і заносять її до табл. 3.

Після цього замикають коло навантаження генератора і встановлюють стум навантаження приблизно 5 А по амперметру PA₂. Тепер замикають роз’єднувач QS₃, забезпечуючи тим самим зміну струму збудження на одну ступінь. Тоді напруга генератора зростає, і промінь осцилографа накреслить на екрані криву зміни напруги U_г за часом. Для підтвердження результатів дослідження необхідно провести тричі і намалювати криву перехідного процесу, встановивши масштаб на осях напруги та часу. У табл. 3 занести значення струму І_з та напруги U_г після завершення перехідного процесу.

Таблиця 3

Із, А	Uг, В

5. Користуючись знятою кривою перехідного процесу, визначити сталу часу Т об’єкта автоматизації і записати в загальному вигляді диференційне рівняння об’єкта, яке зв’язує напругу на виході генератора і струм збудження.

6. Зробити висновки за результатами роботи.