Однокопылов И.Г., Семенов С.М. Электрический привод. Статика. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

308.1

ДОВ

104

323.2

Д1

Д2

A1 V

206.1

ОТКЛ

ВКЛ

50 Гц

220 В

100 Гц

220 В

217

506.2

вкл

Возб. Якорь

508.2

101.2

201.2

U2 V2 W2

U1 V1 W1

102.1

Рис. 1.6. Принципиальная электрическая схема для снятия характеристик в тормозных режимах

1.2.2. Обозначения и параметры исследуемой схемы

Обозначения и параметры изучаемой схемы приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Обозначе-

ние

Наименование Тип Параметры

RA Активная нагрузка 306.1



0…50 Вт;

220/380 В

RR Реостат 323.2 200 Ом; 0,8 А

Реостат возбуждения ма-

шины постоянного тока

308.1

0…2000 Ом;

0,1…0,5 А

Трехфазный источник пи-

тания

201.2 ~ 400 В; 16 А

Источник питания двига-

теля постоянного тока

206.1

– 0…250 В / 3 А

(якорь);

– 200 В/1 А (возбуж-

дение)

Возбудитель машины

переменного тока

209.2 –0…40 В; 3,5 А

D2 Машина переменного тока 102.1

50 Вт; ~ 230 В;

1500 мин

1

Преобразователь угловых

перемещений

104 6 выходных сигналов

D1 Машина постоянного тока 101.2

90 Вт;

–220 В / 0,76 А (якорь);

–220 В (возбуждение)

Указатель частоты враще-

ния

506.3

-2000…0…2000 мин

1

BM Блок мультиметров 508.2

3 мультиметра:

0…1000 В;

0…10 А;

0…20 МОм

FC Преобразователь частоты 217

0...100 Гц;

~ 3

220 В; 3 А

1.3. Режимы работы, статические характеристики двигателей

постоянного тока независимого возбуждения

Аналитическое выражение электромеханических  = f(I) и механи-

ческих

 = f(M) характеристик двигателя постоянного тока с независи-

мым возбуждением (ДПТ с НВ):

;

ФФ

UIRUIR

kkC



     

( Ф)

UMRUMR





     

где знак «+» соответствует режиму рекуперативного (генераторного)

торможения;

знак «» режимам двигательному, противовключения и динамиче-

ского торможения;

U  напряжение питания двигателя;

I  ток якоря двигателя;



 сопротивление якорной цепи, состоящее в общем случае из со-

противлений добавочного резистора R

и якоря

ЯОЯДПКО

RRR



;

ОЯ ДП КО

RR – сопротивления соответственно обмотки якоря, до-

полнительных полюсов и компенсационной обмотки;

М  электромагнитный момент двигателя;

kФ  соответственно конструктивный коэффициент и магнитный

поток двигателя;

С  коэффициент связи двигателя;

– скорость идеального холостого хода;

Δω  падение скорости относительно скорости ω

при изменении

нагрузки от нуля до заданного значения.

Возможные режимы работы электродвигателя:



двигательный режим (характеристика 1-2, рис. 1.7);



режим рекуперативного (генераторного) торможения (характе-

ристика 2-3);



режим торможения противовключением при сохранении поляр-

ности питающего напряжения и наличии активной нагрузки (характери-

стика 1-4);



режим динамического торможения с независимым возбуждением

(характеристика 0-5).

Скорость вращения в электроприводе с ДПТ независимого возбуж-

дения регулируют изменением питающего напряжения U, включением

в якорную цепь добавочного сопротивления R

, изменением магнитного

потока Ф, шунтированием обмотки якоря сопротивлением R

. На

рис. 1.8 показаны естественная и искусственные характеристики при

указанных способах регулирования.

Рис. 1.7. Электромеханические и механические характеристики

электропривода с ДПТ НВ

Рис. 1.8. Естественная и искусственные электромеханические и механические

характеристики ДПТ НВ:



естественная (U = U

; Ф = Ф

; R

= 0; R

= 0);



искусственная (R

 0); 3



искусственная (U < U

); 4



искусственная (Ф < Ф

);



искусственная c шунтированием (R

 0, R

 0)

1.4. Принципиальная электрическая схема стенда

Принципиальная электрическая схема стенда подразделяется на два

варианта (рис. 1.5, рис. 1.6).

Источник GА – источник синусоидального напряжения промыш-

ленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока GB используется

для питания регулируемым напряжением обмоток машины (двигателя)

постоянного тока D1, работающей с независимым возбуждением.

В этом случае половины обмотки возбуждения исследуемого двигателя

следует соединить последовательно.

Преобразователь угловых перемещений DD генерирует импульсы,

поступающие на вход указателя частоты вращения IB электромашинно-

го агрегата.

Машина переменного тока D2, работающая в режиме генератора

и обеспечивающая нагрузку на валу исследуемого двигателя, нагружена

на активную нагрузку RA. Возбудитель GG питает обмотку возбужде-

ния нагрузочной машины

регулируемым напряжением.

Реостат блока RR ограничивает ток цепи якоря двигателя D1. Рео-

стат блока RB возбуждения машины постоянного тока ограничивает ток

цепи возбуждения двигателя D1.

С помощью мультиметров блока BM контролируются ток и напря-

жение якоря, а также ток возбуждения двигателя D1.

Преобразователь частоты FC предназначен для регулирования час-

тоты вращения асинхронного двигателя D2 с целью получения тормоз-

ных режимов работы исследуемой машины.

Для величин исследуемого двигателя принят индекс 1, для нагру-

зочного двигателя – 2.

Согласное или встречное включение двигателей D1 и D2 устанав-

ливают по изменению направления скорости вращения предварительно

включенного двигателя. Если после пуска другого двигателя скорость

возросла – двигатели включены согласно, если скорость снизилась –

двигатели включены встречно.

1.5. Программа экспериментов

Порядок экспериментального исследования электропривода:



проверка работоспособности стенда;



снятие естественной характеристики двигателя;

 снятие характеристик электропривода изменением напряжения

питания U

двигателя;



снятие характеристик электропривода введением добавочных

сопротивлений R

Д1

, R

Д2

в якорную цепь двигателя;



снятие характеристик электропривода изменением магнитного

потока Ф обмотки возбуждения двигателя;



снятие характеристик электропривода при шунтировании якоря

двигателя;



исследование режима рекуперативного торможения;



исследование режима торможения противовключением;

 исследование режима динамического торможения;



определение коэффициента связи

ФCk



исследуемого двига-

теля D1.

1.6. Подготовка стенда к эксперименту

1.6.1. Проверка работоспособности стенда по схеме первого

варианта опытов

Убедиться, что предохранители всех блоков исправны!

Проверку осуществлять по схеме рис. 1.5. Для этого необходимо

проделать следующее:



Убедиться, что устройства, используемые в экспериментах, от-

ключены от сети электропитания.



Собрать электрическую схему соединений тепловой защиты ма-

шины переменного тока (рис. 1.1.).



Соединить гнезда защитного заземления «» устройств, ис-

пользуемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника GA.



Подключить аппаратуру в соответствии с электрической схемой

соединений (рис. 1.5).



Переключатели режима работы источника GB и возбудителя GG

установить в положение «РУЧН.».



Регулировочные рукоятки источника GВ и возбудителя GG по-

вернуть в крайнее левое положение.



Перевести регулировочные рукоятки реостатов блоков RR и RB

в положение, равное соответственно 50 и 200 Ом, а активной нагрузки

RA – в крайнее правое положение.



Включить выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров BM и ука-

зателя частоты вращения IB.



Установить мультиметры на соответствующие пределы измере-

ний токов и напряжений.



Включить источник GA. О наличии напряжений фаз на его вы-

ходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.



Включить выключатель «СЕТЬ» и нажать кнопку «ВКЛ.» источ-

ника GB.



Вращая плавно регулировочную рукоятку источника GB, разо-

гнать двигатель D1.



Частоту вращения n [мин

–1

] двигателя фиксировать с помощью

указателя IB.



Ток якоря I

[А] (амперметр А1), ток возбуждения I

[A] (ампер-

метр А2) и напряжение якоря U

[В] (вольтметр V) измерять блоком

мультиметров BM.

1.6.2. Проверка работоспособности стенда по схеме второго

варианта опытов

Убедиться, что предохранители всех блоков исправны!

Проверку осуществлять по схеме рис. 1.6. Для этого необходимо

проделать следующее:



Убедиться, что устройства, используемые в экспериментах, от-

ключены от сети электропитания.



Собрать электрическую схему соединений тепловой защиты ма-

шины переменного тока (рис. 1.1.).



Соединить гнезда защитного заземления «» устройств, ис-

пользуемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника GA.



Подключить аппаратуру в соответствии с электрической схемой

соединений (рис. 1.6).



Переключатель режима работы источника GB установить в по-

ложение «РУЧН.».



Регулировочные рукоятки источника GВ и преобразователя час-

тоты FC повернуть в крайнее левое положение.



Перевести регулировочные рукоятки реостатов блоков RR и RB,

в положение, равное соответственно 50 и 200 Ом.



Включить выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров BM и ука-

зателя частоты вращения IB.



Установить мультиметры на соответствующие пределы измере-

ний токов и напряжений.



Включить источник GA. О наличии напряжений фаз на его вы-

ходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.



Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя частоты FC.

Кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать

режим работы «Эксперимент №1: Исследование режимов работы асин-

хронного двигателя».



Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать

«МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ», далее кнопками

«ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» и «ИЗМЕНЕНИЕ

ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА» выбрать следующие значения параметров:

U номинальное – 127 В, тип характеристики – линейная, выход 1 – ско-

рость, выход 2 – скорость, управление – ручное.



Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать

«МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ».



Нажать кнопку «ВПЕРЕД», вращая регулировочную рукоятку

преобразователя частоты FC, установить задание скорости вращения

магнитного поля двигателя D2, например, 157 рад/с. Убедиться, что на-

грузочная машина пришла во вращение и на дисплее преобразователя

FC по завершении разгона двигателя D2 отображается скорость враще-

ния его магнитного поля: +157 рад/с.

1.7. Снятие естественной характеристики двигателя D1

Естественные электромеханическую =f(I) и механическую =f(M)

характеристики снимать при номинальных параметрах (U

, Ф

, R

и т. д.)

исследуемого двигателя D1 (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Схема для снятия естественной характеристики

в двигательном режиме

Подготовить стенд к работе по п. 1.6.1:



Перевести регулировочные рукоятки реостатов блоков RR и RB

в крайнее левое положение, а активной нагрузки RA – в крайнее правое.



Вращая регулировочную рукоятку источника GB, выставить на-

пряжение U

= 220 В на якоре двигателя D1 (вольтметр V блока BM).



Включить выключатель «СЕТЬ» и нажать кнопку «ВКЛ.» возбу-

дителя GG нагрузочного генератора.



Вращая регулировочную рукоятку возбудителя генератора GG,

изменять ток якоря I

(до 1 А) двигателя D1 и заносить показания ам-

перметра А1 и вольтметра V блока BM, а также указателя IB в табл. 1.4.

Таблица 1.4

, A

, В

n, мин

–



По завершении эксперимента сначала у возбудителя GG, а затем

у источника GB повернуть регулировочные рукоятки в крайнее левое

положение, нажать кнопки «ОТКЛ.» и отключить выключатели «СЕТЬ»

указанных блоков. Разомкнуть выключатели «СЕТЬ» всех задейство-

ванных в эксперименте блоков. Отключить источник GA нажатием на

кнопку-гриб и последующим поворотом в левое положение ключа вы-

ключателя.



Используя данные табл. 1.4, вычислить значения угловой часто-

ты вращения  двигателя D1 по выражению



 (1.1)

и его электромагнитного момента М

по формуле

1111

(65)

UII







(1.2)

и занести полученные результаты в табл. 1.5.

Таблица 1.5

, H м

, с

–1

Привести пример расчета



По данным табл. 1.4 и табл. 1.5 построить электромеханическую

()

I и механическую





M характеристики двигателя D1.

1.8. Снятие характеристик электропривода изменением

напряжения питания U

якоря двигателя D1

Характеристики  = f(I) и = f(M) снимать при R

Д1

и R

Д2

, равных

нулю, и различных напряжениях U

< U

якоря двигателя D1, устанав-

ливаемых потенциометром блока GB (рис. 1.9).

Подготовить стенд к работе по п. 1.6.1:



Перевести регулировочные рукоятки реостатов блоков RR и RB

в крайнее левое положение, а активной нагрузки RA – в крайнее правое.



Включить выключатель «СЕТЬ» и нажать кнопку «ВКЛ.» возбу-

дителя GG нагрузочного генератора.



Вращая регулировочную рукоятку источника GB в левое поло-

жение, установить уменьшенное напряжение питания U

якоря двигате-

ля D1 (по заданию преподавателя).



Вращая регулировочную рукоятку возбудителя генератора GG,

изменять ток якоря I

(до 1 А) двигателя D1 и заносить показания ам-

перметра А1 и вольтметра V блока BM, а также указателя IB в таблицу,

аналогичную табл. 1.4.



Проделать опыты для уменьшенных значений напряжения пита-

ния U

якоря двигателя D1 (по заданию преподавателя).



По завершении эксперимента сначала у возбудителя GG, а затем

у источника GB повернуть регулировочные рукоятки в крайнее левое

положение, нажать кнопки «ОТКЛ.» и отключить выключатели «СЕТЬ»

указанных блоков. Разомкнуть выключатели «СЕТЬ» всех задейство-

ванных в эксперименте блоков. Отключить источник GA нажатием на

кнопку-гриб и последующим поворотом в левое положение ключа вы-

ключателя.



Используя данные таблиц, аналогичных табл. 1.4, вычислить

значения угловой частоты вращения  двигателя D1 по выражению (1.1)

и его электромагнитного момента М

по формуле (1.2) и занести полу-

ченные результаты в таблицы, аналогичные табл. 1.5.

Привести пример расчета.



По данным таблиц, аналогичных табл. 1.4 и табл. 1.5, построить

электромеханическую

()

I

и механическую







 характери-

стики двигателя D1.

1.9. Снятие характеристик электропривода введением добавоч-

ных сопротивлений R

Д1

, R

Д2

в якорную цепь двигателя D1

Характеристики  = f(I) и = f(M) снимать при напряжении U

источника питания GB и различных добавочных сопротивлениях R

Д1

и R

Д2

в цепи якоря двигателя D1 (рис. 1.10).

Подготовить стенд к работе по п. 1.6.1:



Перевести регулировочную рукоятку реостата блока RB в край-

нее левое положение, а активной нагрузки RA – в крайнее правое.



Вращая регулировочную рукоятку источника GB, выставить на-

пряжение U

= 220 В на якоре двигателя D1 (вольтметр V блока BM).



Включить выключатель «СЕТЬ» и нажать кнопку «ВКЛ.» возбу-

дителя GG нагрузочного генератора.



Установить рукоятки регулировочных реостатов блока RR в по-

ложение, равное R

Д1

=100 Ом, R

Д2

=0 Ом.