2. Послідовність виконання роботи

1. Ознайомитись з електричними машинами, блоками кранового електропривода і навантажувального пристрою. Підібрати необхідну апаратуру та вимірювальні прилади для експериментальної установки.

2. Скласти схему електропривода механізму переміщення, налагодити її і випробовувати у різних режимах,

3. Зняти механічні характеристики електропривода переміщення для одного з напрямків руху. Для вибраного або заданого викладачем моменту статичного навантаження визначити діапазон D_ регулювання швидкості. Визначити, як зміниться діапазон регулювання швидкості при зміні моменту статичного навантаження на 50% щодо вихідного значення.

4. Зарисувати з екрана осцилографа процеси зміни швидкості під час пуску, реверсу і зупинки. Процеси зарисувати для швидкого переміщення рукоятки контролера і для двох значень моменту статичного навантаження. Визначити середнє прискорення для вказаних режимів.

5. Визначити наслідки і причину введеної викладачем у систему керування приводом механізму переміщення, неполадки.

6. Перевести схему лабораторної установки у режим електропривода механізму піднімання і випробувати її.

7. Зняти механічні характеристики електропривода піднімання для роботи на піднімання і опускання. Для вибраного або заданого викладачем моменту статичного навантаження визначити діапазони регулювання швидкості при роботі у вказаних режимах. Визначити, як зміняться ці діапазони при зміні моменту статичного навантаження на +50% відносно вихідного значення. .

8. Зарисувати з екрана осцилографа процеси зміни швидкості під час пуску на піднімання, зупинки після піднімання, пуску на опускання, зупинки після опускання, реверсу з піднімання на опускання і з опускання на піднімання. Процеси зарисувати при швидкому переміщенні рукоятки конт­ролера для одного значення моменту статичного навантаження. Визначити середнє прискорення у вказаних режимах.

9. Визначити наслідки і причину введеної викладачем неполадки у систему керування електроприводом механізму піднімання.

10. Зробити висновки для кожного з проведених експериментів і скласти звіт.

3. Опис установки

Схема лабораторної установки (рис. 5.7) розроблена на основі про­мислових схем керування приводами переміщення і піднімання з використан­ням асинхронного двигуна з фазним ротором і силового контролера. З метою максимального наближення приводу установки до промислових при­водів на валі асинхронного двигуна з фазним ротором М1 встановлене механічне гальмо з електромагнетним приводом.

Швидкість двигуна МІ змінюється шляхом несиметричного регулю­вання опорів резисторів в роторному колі за допомогою контактів К8, К6 і К4 силового контролера BG, що має до 5 положень для кожного напрямку руху і нульове положення.

Електропривод лабораторної установки забезпечує характеристики електропривода механізму переміщення (обертання) крана, або характе­ристики механізму піднімання, залежно від положення тумблера S1. При увімкненому тумблері в усіх положеннях контролера, крім нульового, контактор К2 має живлення, відповідно, його силові контакти замкнені і на статор двигуна подається змінна напруга мережі. При перестанов­ці контролера з одного напрямку в другий за допомогою контактів КІ, КЗ, К5 і К7 змінюється послідовність чергування фаз на статорі і ро­тор двигуна реверсується. В різних положеннях контролера в роторне коло двигуна вводиться різна комбінація несиметричних опорів резис­торів, в результаті чого отримується 5 симетричних характеристик для одного напрямку переміщення і для другого. Такі характеристики від­повідають характеристикам електроприводів механізмів переміщення (обертання) кранів.

При розімкненому тумблері S1 система забезпечує характеристики електроприводів механізмів піднімання-опускання. В положеннях контро­лера на піднімання (  ) живлення отримує контактор режиму двигуна К2 і електропривод лабораторної установки забезпечує такі ж характеристи­ки, як і в попередньому випадку (І квадрант). Цей режим використову­ється для піднімання вантажів.

Для одержання жорстких механічних характеристик для режиму опускання вантажів (ІV квадрант) використовується режим динамічного гальмування двигуна з самозбудженням. В цьому випадку при переста­новці контролера в положення 1-4 на опускання (  ) контактор К2

Рис.5.7. Принципова схема лабораторної установки

втрачає, а контактор К4 - одержує живлення. Відповідно, силові контакти К2 розмикаються, а силові контакти. К4 - замикаються, двигун вимикається від мережі, а на його статорну обмотку подається випрямлена діодним мостом VD10-VD15 ЕРС ротора. Регулювання швидкості у цьому випадку здійснюється зміною величини ЕРС , що знімається з роторного кола і опору роторного кола, що приводить до зміни струму намагнечення дви­гуна. Початкове намагнечення двигуна у цьому режимі здійснюється від мережі через VD9, резистор R3 і розмикаючий контакт К2. При перестановці контролера в 5-те положення на опускання контактор К4 втрачає, а контактор К2 - одержує живлення. Відповідно, силові кон­такти К4 розмикаються, а силові контакти К2 - замикаються, і на дви­гун подається змінна напруга мережі. Отримується 5-та характеристика на опускання, яка використовується для опускання вантажів зі швидкістю, вищою за синхронну, або для силового опускання.

Подають живлення на схему, коли контролер знаходиться в нульовому положенні, натискаючи кнопку SB1 При цьому одержує живлення котушка контактора КІ, його силові контакти КІ замикаються і на си­лову частину схеми подається напруга. Допоміжні контакти КІ шунтують кнопку SB1 і контакт КІ2 контролера та подають живлення на схему ке­рування, даючи дозвіл на увімкнення інших контакторів. При переводі рукоятки контролера із нульового в інше положення отримує живлення котушка YB електромагнету гальма, внаслідок чого ротор двигуна розгальмовується. Якщо контролер повертається в нульове положення, втрачає живлення котушка YB і ротор двигуна зупиняється за рахунок гальма. Аналогічно відбувається зупинка при натисканні кнопки SB2 . При цьому також знімається напруга з силової частини схеми і схеми керування.

В схемі передбачено максимальний струмовий захист, який здій­снюється струмовими реле КАІ, КА2. При перевищенні струмом статора допустимого значення спрацьовує реле струму КАІ або КА2 та їх кон­такти в колі котушки КІ розмикаються, контактор КІ втрачає живлен­ня і вимикає двигун з мережі. Захист панелі керування здійснюється запобіжником FU. Живлення на установку подається автоматичним ви­микачем QF1. Для того, щоб не допустити одночасного вмикання кон­тактора режиму двигуна К2 і контактора динамічного гальмування К4, в колі котушки К2 є розмикаючий контакт К2. . .

В системі передбачена можливість часткової автоматизації пус­ку двигуна. В нульовому положенні контролера реле часу КТ має живленні його розмикаючий контакт КТ в колі котушки КЗ розімкнутий. При різкій перестановці контролера, наприклад, в 5-те положення, ко­тушка реле часу КТ втрачає живлення. Контакт КТ в колі котушки КЗ замикається з витримкою часу, протягом якого в роторному колі двигу­на залишається введеною частина додаткового резистора. Завдяки цьому зменшується пусковий струм і момент двигуна.

В схемі, за винятком контактора К4 і реле часу КТ, використовується апаратура змінного струму. Живлення котушок КТ і К4 здійснюється напругою, що випрямляється діодними мостами VDІ-VD4 і VD5-VD8.

Схема керування містить, крім розглянутих елементів, також ряд тумблерів (на схемі не показані), які дають змогу викладачеві вводи­ти у неї неполадки.

Частина схеми, обведена на рис. 7 пунктирною лінією, змонтована на візку. З іншими елементами схеми ця частина з'єднується за допо­могою затискачів. За допомогою затискача корпус візка з'єднується також з контуром заземлення, що забезпечує дотримання вимог правил техніки безпеки.

Навантаження двигуна МІ кранового електропривода створюється класичним навантажувальним пристроєм за системою Г-Д у складі машин постійного струму М2, М3 і асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором М4.

Більшу зручність у роботі забезпечує навантажувальний пристрій за системою “кероване джерело струму – двигун” (рис.5.8). Якщо прист­рій не використовується в інших роботах, його треба застосовувати при дослідженнях. Навантажувальний пристрій на рис. 8 - універсаль­ний. За його допомогою на валі досліджуваного двигуна можна створю­вати статичні навантаження, характерні для електроприводів загально-промислових механізмів, а саме:

а/ активний момент статичного навантаження, М_с—const]

б/ реактивний момент статичного навантаження /момент тертя/, M_c=|M_c|sign ;

в/ вентиляторний момент статичного навантаження, М_сf(²).

Крім цього, за його допомогою можна забезпечувати стрибкопо­дібне збільшення або зменшення навантаження.

Навантажувальний пристрій виконано на основі однофазного ре­версивного тиристорного перетворювача АІ . Перетворювач живить якір двигуна М. Зменшення пульсацій струму якоря забезпечує дросель L1. Двигун М створює навантаження на валі двигуна, що досліджується (на рис. 8 не показаний). Перетворювач АІ охоплений від’ємним зво­ротним зв’язком за струмом; для цього використані елементи: шунт К5 давач струму АА і регулятор струму на операційному підсилювачі DАІ.

Цей зв’язок забезпечує, в принципі, пропорційність між струмом якоря двигуна і сигналом завдання, що надходить на регулятор струму при не­великому темпі зміни швидкості  досліджуваного двигуна. Дотримання вказаної пропорційності при великому темпі зміни швидкості забезпечує додатний зворотний зв’язок за напругою двигуна, який заведений на регулятор струму через резистор R9 . Цей зв’язок реалізує відомий ме­тод компенсації впливу проти ЕРС двигуна на роботу контура струму. Додатний зворотний зв’язок виконано за допомогою дільника напруги на резисторах (R9,RЗ і давача напруги AU).

На вхідні резистори R5, R6, R7 і R8 регулятора струму надходять сигнали задання, які забезпечують вказані вище види навантаження. При реалізації залежності М_c = const сигнал задання надходить з по­тенціометра R12. Положення тумблера S3 визначає квадранти механіч­ної характеристики, через які проходить вказана залежність.

Значення сигналу, що надходить на резистор R6, можна за допомо­гою тумблера S2 змінювати стрибкоподібно, тобто забезпечувати відпо­відну зміну навантаження досліджуваного двигуна,

Реалізацію залежності M_c=|M_c| sign  забезпечує вузол на опера­ційному підсилювачі DА2, який має релейну характеристику. Значення напруги, що надходить на потенціометр R15, визначає напруга пробит­тя стабілітрона VD1, а її полярність - напрямок швидкості . Швид­кість контролюється за допомогою тахогенератора BR. Для того, щоб характеристика M_c = |M_c| sign  проходила через необхідні квадранти механічної характеристики, служить тумблер S1.

Квадратичну залежність М_с  f(²) забезпечує вузол на операцій­ному підсилювачі DАЗ. Параметри його вхідного кола (R18, R19, R20, VD2, VD3) - підібрані так, щоб апроксимувати квадратичну залежність вихід­ної напруги підсилювача від швидкості трьома прямолінійними ділянка­ми. Потенціометр R23 узгоджує параметри цього кола з характеристикою тахогенератора ВR , а потенціометр R2І - механічні характеристики досліджуваного двигуна і двигуна М.

Живлення операційних підсилювачів і давачів АА і АU напругами 15 В забезпечує блок живлення А2. Живлення на тиристорний перетво­рювач АІ подає магнетний пускач К при натисканні кнопки SB1 (”Пуск”). Реле максимального струму КА захищає перетворювач А і

Рис.5.8. Навантажувальний пристрій за системою “кероване джерело струму – двигун”

двигун М від аварійних режимів. Зменшення струмів короткого замикання і захист тиристорів перетворювача забезпечують реактори L2 і L3 .

У конструктивному відношенні елементи, обведені на рис, 8 пунк­тирною лінією, об’єднані у блок керування БК. До цього блока підмика­ється за допомогою роз’ємів тиристорний перетворювач АІ і за допомо­гою затискачів - інші елементи схеми.