Этап №1

Цель работы:

1. Изучение статических и динамических характеристик коллекторного электродвигателя постоянного тока малой мощности с независимой обмоткой возбуждения.

2. Определение числовых значений параметров передаточной функции электродвигателя по результатам проведенных экспериментов.

Принципиальная схема макета на рисунке 1:

Рис. 1.1. Принципиальная схема макета.

1. Снятие электромеханических характеристик двигателя при номинальном потоке возбуждения () и значениях напряжения на входе усилителя U=10;15;20 В.

Были получены следующие результаты:

Таблица 1. Снятие электромеханической характеристики двигателя.

	UТГ	IЯ
10	11.5 В	0.20 А
	9.5 В	0.60 А
	7.0 В	1.20 А
15	22.5 В	0.20 А
	20.5 В	0.85 А
	17.5 В	1.55 А
20	31.5 В	0.25 А
	28.5 В	1.05 А
	25.5 В	1.65 А

Основываясь на результатах измерений и учитывая, что , где , построим электромеханические характеристики, рис. 2:

Рис. 1.2. Электромеханическая характеристика при U=10;15;20B.

По графику:

2. Определение при напряжение троганья двигателя и снять регулировочную характеристику при постоянном моменте сопротивления, определяемом трением в кинематических парах устройства задания нагрузки(тумблер К2 включен, потенциометр «МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ» в положении «0»). Значения напряжения U=10;15;20B.

Результаты измерений приведены в таблице 2:

Таблица 2

,В	10	15	20
, В	9.5	20.5	28.5

Учитывая, что , где и , построим график зависимости . График представлен на рисунке 3.

Рис. 1.3. График зависимости .

3) Определение Т_эм по осциллографу

цена деления 0,5 с

= 0 Ом T_эм 0,4 с

= 6 Ом T_эм 0,5 с

= 12 Ом T_эм 0,9 с

Вывод: При увеличении добавочного сопротивления T_эм электромеханическая постоянно увеличивается, что также подтверждается и аналитически:

, где Т_эм прямо пропорционально , следовательно, увеличение влечет за собой увеличение Т_эм

Рис. 1.4. Переходные процессы, срисованные с экрана осциллографа.

Выводы

В ходе проведения работы были изучены статические и динамические характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока малой мощности с независимой обмоткой возбуждения. Были получены искусственные электромеханические характеристики двигателя путем изменения напряжения питания якорной цепи, т.е. при , , где -поток возбуждения двигателя, - номинальный поток возбуждения, - добавочное сопротивление. При получили характеристику близкую к естественной. По полученной характеристике определены:

- скорость идеального холостого хода;

- номинальная скорость;

- естественный перепад скорости от нагрузки;

- конструктивная постоянная;

- коэффициент передачи двигателя.

Этап №2

Цель работы:

1. Изучение статических и динамических характеристик замкнутой и маломощной системы регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока при возможных изменениях коэффициента передачи и других параметров.

2. Расчет и практическая реализация корректирующих устройств.

3. Сравнение результатов расчета и эксперимента, в том числе с аналогичными результатами, полученными при проведении работы № 2.

Принципиальная схема макета установки приведена на рисунке 2.1:

Рис. 2.1. Принципиальная схема макета.

Структурная схема системы регулирования скорости приведена на рисунке 2.2:

Рис. 2.2. Структурная схема системы регулирования скорости.

1) Расчёт параметров корректирующих цепей.

R1 >> R2

C1 << C2

Получили расхождение параметров с реальной ПКЦ приблизительно в 2 раза.

2) Расчёт установившихся ошибок по возмущающему воздействию.

Таблица 2.1. Расчет установившихся ошибок по возмущению

Ку = 100		Ку = 200
K = 100*0.06*26.3 = 15,8		K = 200*0.06*26.3 = 31,6
U = 10 B	U = 20 B	U = 10 B	U = 20 B
Б.Р. = = = 450/550 = 82%	Б.Р. = = = 120/200 = 22%	Б.Р. = = = 450/550 = 82%	Б.Р. = = = 120/200 = 22%
= =0.82*100/16.8= = 4,88%	= = 0,22*100/16.8 = = 1,31%	= = 0,82*100/32.6 = = 2,52%	= = 0,22*100/32,6 = = 0,67%

3) Зависимость w(t) при для управляющего и возмущающего воздействий.

При помощи среды Classic был проведён расчёт переходных характеристик по математической модели системы:

Рис. 2.3. Модель системы в системе Classic.

Ниже представлены графики переходных процессов при различных коэффициентах усиления по управляющему и возмущающему воздействиям.

К = 100

Рис. 2.4. Переходный процесс по управляющему воздействию при К=100.

Установившееся значение: 16.5617

Время регулирования: 0.3598 с

Перерегулирование: 25.52%

Рис. 2.5. Переходный процесс по возмущению при К=100

Установившееся значение: -12.2166

Время регулирования: 2.2018 с

Max(Min) значение: -526.1391

К=200

Рис. 2.6. Переходный процесс по управляющему воздействию при К=200

Установившееся значение: -6.1276

Время регулирования: 2.1565 ñ

Max(Min) значение: -370.3243

Рис. 2.7. Переходный процесс по возмущению при К=200

Установившееся значение: 16.6140

Время регулирования: 0.2527 с

Перерегулирование: 31.65%

4) Результаты экспериментального исследования систем регулирования.

С ПКЦ и ГОС для w_max и w_min.

по задаче:

Таблица 2.2. Переходные процессы по задаче

коэфф-т усиления	ПКЦ
	Wmax	Wmin
Ку = 100
Ку = 200

по нагрузке:

Таблица 2.3. Переходные процессы по задаче

коэфф-т усиления	ПКЦ
	Wmax	Wmin
Ку = 100
Ку = 200