23.2 Опис лабораторної установки

Принципова схема лабораторного стенда приведена на стенді і на рисунку 23.1.

Установка складається з тиристорного перетворювача частоти з ланкою постійного струму, виробництва об'єднання “Перетворювач” Типу ТПЧ-15:

U_c=380В, Вихід U=230В, f=5-60Гц, Р_н=12кВт.

Регулюється швидкість асинхронного короткозамкненого двигу­на типу: АОЛ31-4, Р_н=0,6кВт, n_н=1410 об/хв., соsφ=0,77, що має як на­вантаження на валу генератора постійного струму, що віддає енергію навантажувальному опору R₅.

Навантаження виконавчого двигуна є статичним у вигляді нава­нтажувального генератора постійного струму.

Принципова електрична схема лабораторної установки предста­влена на рисунку 23.1. Принципова схема тиристорного перетворювача частоти не приводиться, тому що по обсязі лабораторної роботи це представляється важливим.

Рисунок 23.1 – Двигун асинхронний при частотному регулюванні за

законом U/f=const.

Рисунок 23.2 – Двигун асинхронний при частотному регулюванні за

законом =const.

Рисунок 23.3

Струм втрат швидкості

N, об/хв	200	400	600	800	1000	1200	1400	1600	1700	1800
I, А	0,66	0,68	0,7	0,715	0,73	0,755	0,78	0,81	0,82	0,83

Дані Г2: Тип МІ–32, P_н=0,9 кВт, П_н=1450 об/хв, U_н=230 В, I=3.9А

при

23. 3 Проведення лабораторної роботи

23.3.1 Вивчення теоретичних питань частотного регулювання електроприводів, ознайомлення з принциповою електричною схемою стенда й основних характеристик електроустаткування проводиться в лабораторії і складає 1-шу частину роботи тривалістю 1 година.

За цей час студент зобов’язаний вивчити основні властивості частотних законів регулювання електроприводів перемінного струму по літературі, що рекомендується: вивчити електричну схему регулюван­ня швидкості частотного привода перемінного струму й основні влас­тивості електроустаткування; зняти ескіз принципової електричної схеми привода при частотному регулюванні; заготовити таблицю для занесення в них експериментальних даних.

23.3.2 Проведення експериментальної частини лабораторної роботи. Експериментальна частина роботи проводиться на лаборатор­ному стенді і складає 2-гу частину роботи тривалістю 1 година.

Порядок включення в роботу стенда, частотного перетворювача і навантаження виконавчого двигуна, приведені в спеціальній таблиці, розташованій на стенді.

Проводиться дослідження привода за законами частотного регу­лювання .

При зміні частоти перетворювача: за даними законам регулю­вання будуються регулювальна і навантажувальна характеристики.

1) Порядок установки необхідного значення частоти і величини живлючої напруги перетворювача частоти при реалізації пропорційного закону частотного регулювання:

а) аналітична залежність співвідношення: між напругою і часто­ти при законі

де , – відповідно номінальні значення: напруги (220В) і частоти (50Гц), звідки маємо:

;

б) поточне значення частоти має наступне значення:

чи поточне значення напруги, що відповідає поточному значення частоти дорівнює .

Деякі значення напруги для відповідного значення частоти приведені втабл.23.1.

Таблиця 23.1 – Значення вихідної напруги перетворювача.

f, Гц	55	50	45	40	35	30	25	23	22	20
, В	242	220	198	176	154	132	110	101,2	96,8	88

2) Порядок установки необхідного значення частоти і величини живильної напруги перетворювача частоти при законі:

Деякі значення напруги і частоти при законі регулювання наведені в табл. 23.2.

Таблиця 23.2 – Значення вихідної напруги перетворювача

f, Гц	50	45	40	35	30	25	20
, В	220	209	196	184	170	156	149

Дані значення напруги, які відповідають поточному значенню частоти, встановлюються за допомогою потенціалу регулятора.

3) Регулювальна характеристика при законі регулювання знімається при холостому ході двигуна. Змінюється частота (табл.23.1) перетворювача: за допомогою регулятора “швидкість”, розташованого на перетворювачі ТГГЧ-15 і записується значення швидкості двигуна по тахометру, розташованому на стенді.

Результати заносяться в таблицю 23.3.

Таблиця 23.3 – Експериментальні ані для побудови регулювальної характеристики .

f, Гц	50	45	40	35	30	25	20
, об/хв	220	209	196	184	170	156	149

Межі зміни частоти задаються викладачем, що веде заняття.

За даними таблиці 23.3 будується регулювальна характеристика по залежності . По регулювальній характеристиці обчислюється коефіцієнт передачі привода по каналу керування.

4) регулювальна характеристики при знімається ідентично закону, тільки значення частоти і напруги приймаються відповідно до табл.23.2.

Дані заносяться в таблицю 23.4.

Таблиця 23.4 – Експериментальні дані для побудови регулюваль­ної характеристики

f, Гц	55	50
, об/хв

За даними таблиці будується регулювальна характеристика по залежності і по характеристиці обчислюється коефіцієнт передачі по каналу керування.

5) Навантажувальна характеристика при законі регулювання .

Характеристика знімається при постійному значенні частоти перетворювача і (по табл. 23.1) зміною струму навантаження (по амперметру АЗ за допомогою потенціометра R₅. Діапазон зміни частоти дає викладач, що веде заняття. Результати заносяться, у таблицю 23.5.

Таблиця 23.5 – Експериментальні дані залежності швидкості двигуна при .

, об/хв

, об/хв

, об/хв

За даними таблиці 23.5 будуються навантажувальні характерис­тики (сімейство характеристик), а по кожній характеристиці обчислю­ється твердість навантажувальної (механічної) характеристики і проводиться короткий аналіз властивостей привода при регулюванні за законом

6) Навантажувальна характеристика (сімейство характеристик) при законі регулювання .

Характеристика знімається при постійному значенні частоти пе­ретворювача (по табл. 23.2) зміною струму навантаження (по амперметру А3 за допомогою потенціометра R5). Діапазон зміни частоти задає викладач, що веде заняття. Результати заносяться в таблицю 23.6.

Таблиця 23.6 – Експериментальні дані залежності швидкості двигуна: від навантаження при

, об/хв

, об/хв

, об/хв

і т. д.

За даними таблиці 23.6 будується: сімейство навантажувальних характеристик і по кожній; характеристиці обчислюється твердість навантажувальної (механічної характеристики) і проводиться корот­кий аналіз властивостей привода при регулюванні за законом .

3. Функціональна, схема привода складається: на підставі принципової електричної схеми привода і її описання відповідно до рекомендацій ДСТУ та ЕСКД.

4. Структурно-алгоритмічна схема привода з частотним регулюванням розробляється, відповідно до рекомендацій (1,2) на підставі функціональної схеми.

5. Після ознайомлення з лабораторною установкою зро­бити її включення.

6. Зробити тарування навантажувального генератора по наступному методу з розуміння, що механічну характеристику асинхронного двигуна можна визначити електромеханічною характеристикою навантажувальної машини , що представляє в масштабі електромагнітного моменту при постійному магнітному потоці навантажувальної машини залежність швидкості від електромагнітного моменту,

Дійсно, при , тобто при електрома­гнітний момент визначається вираженням:

де – коефіцієнт пропорційності, визначається окремо при таруванні навантажувальної машини і задається окремо для кожної установки.

Таким чином, під час досліду механічну характеристику випробуваного двигуна у всіх режимах одержують шляхом зняття електромеханічної характеристики навантажувальної машини . Для обліку втрат у навантажувальній машині знімають криву втрат, що представляє собою залежність швидкості агрегату від струму якоря навантажувальної машини , отриману при відключеному від джерела живлення випробуваному двигуні. При знятті кривої навантажувальну машину підключають до джерела постійного струму, (знімається заздалегідь).

Для одержання механічної характеристики випробуваного двигуні з урахуванням втрат необхідно скласти дослідну електромеханіч­ну характеристику і криву втрат , а потім для результуючої кривої ввести масштаб моменту, що визначається вираженням: , де – масштаб струму якоря, – коефіцієнт пропорційності.

За даними дослідів і розрахунків обчислюємо відповідні значен­ня привода, керованого по частотному закону. Результати зводимо в таблиці 23.7 і 23.8

Таблиця 23.7

№

Дані вимірів

Розрахункові дані

Зим

I3

U3

I3

U3

N

f

Iпот

ω

N

А

В

А

В

об/хв

Гц

А

1/с

об/хв

А

Нм

Нм

Таблиця 23.8

№	Дані вимірів				Розрахункові дані
Зим	B2	P1	U2	I2	P	Pв	Mмакс	cosφ	ŋ
	Гц	Вт	В	А	Вт	Вт	Нм