12400

Керування напруги генератора вугільним регулятором

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна работа № 9 Керування напруги генератора вугільним регулятором Мета работи. Дослідження статичних та динамичних характеристик генератора керованного вугільним регулятором. Скорочені конструктивні та теоретичні відомості. Лабораторна у

Украинкский

2013-04-27

446.5 KB

5 чел.

Лабораторна работа № 9

Керування напруги генератора вугільним регулятором

Мета работи.

Дослідження статичних та динамичних характеристик генератора, керованного вугільним регулятором.

Скорочені конструктивні та теоретичні відомості.

 Лабораторна  установка включає у себе:

1. Преобразуючий агрегат який представляє із себе систему, яка складається із приводного синхронного двигуна змінного струму та механічно з'еднаного з ним генератора постійного струму із незалежним збудженням. Синхронний двигун живлеться напругою U=220в. Номінальна вихідна напруга генератора ностійного струму складає U=220в, а номінальна величина струму навантаження дорівнює I=1А. Обмотка збудження генератора постійного струму живлеться через напівпровідниковий двухперіодний випрямляч напругою U=26в. До системи входить вугільний регулятор напруги, призначенний для регулювання напруги на вихідних затискачах постійного струму.

2. Реостат величиною Rн представляє із себе зовнішнє навантаження генератора постійного струму.

3. Реостат Rуст вмикається в ланцюг настройки вугілного регулятора багатограничний вольтметр вмикаеться для вимірювання вихідноі напруги генератора постійного струму.

4. Амперметр вмикаеться в ланцюг навантаження генератора постійного струму.

Із представленноі принциповоі схеми на мал.1, в ланцюг збудження генератора вмикается стовпчик з вугільних шайб. Опір вугільного стовпчика, а отже, I струм збудження генератора залежить від тиску на вугільний стовпчих ( переміщення якора електромагніту із контактним вуглем ). Тиск, в свою чергу, залежить від співвідношення механічної сили пружини, з якою тісно пов'язанний якор, та тягове зусилля електромагніту (мал.1.1). При відхиленні стабілізуючої напруги від заданого значення змінюється струм та тягового зусилля електромагніту; рівновага сил, діючих на якор, порушуеться і якор починає зміщуватися. При зміщуванні якора змінюеться стиснення вугільного стовпчика (площа зіткнення вугілних шайб), змінюється струм збудження генератора і напруга генератора починає відновлюватись. По закінченню перехідного процесу якор займає нове положення, при якому тягове зусилля електромагніту дорівнює механічним силам (сумма сил пружини та пружніх сил вугільного стовпчика).

Стабілізуючі якості вугільного регулятора залежать від виду та взаемного растошування механічної та електромеханічної характеристик. Простежимо процес регулювання за графіко (мал 1.2).

На данному малюнку в одних і тих самих координатних вісях зображенні механічна характеристика регулятора (крива представляє із себе сумму сил пружини та пружніх сил вугільного стовпчика у функції від повітрянного зазору) і родину електромеханічних характеристик (тягове зусилля електромагніту у функції від повітрянного зазору).

 

 

       Мал.1.2

Робота регулятора в статичному режимі можлива тільки при збігу механічнної та електромеханічнної характеристик, що означає рівновагу сил, діючих на якор регулятора. Припустимо, що установлена робота регулятора здійснюється в точці А при напрузі U0 у повітряному зазорі 0.

При раптовому підвищенні напруги до величини U1 сила електромагнітного тяжіння якора стає більше, ніж механічна сила протистояння, якор починає переміщуватися в сторону зменщення повітрянного зазору. Опір вугільного стовпчика зростає і напруга генератора падає.

Після перехідного процессу установлена робота буде вже в другій точці В, яка крім параметрів регулятора, визначається і характеристикою збудження генератора. Із цього випливає, що для гарної стабілізації напруги у статичному режимі необхідно, щоб механічнні та електромеханічнні характеристики регулятора співпадали або перехрещувалися під невеликим кутом.При співпаданні механічної та електромеханічої характеристик регулювання буде астатичним, тобто напруга, підрумувана регулятором, зостаеться постійною при будь-якому збуренні. Слід відмітити, що напруга в цьому випадку буде незміною тільки в статичному режимі (інваріантність регулятора в статичному режимі).

У динамічному режимі, тобто при перехідних процесах, напруга буде відхілюватися від заданної. Статична характеристика регулятора при співпаданні механічної та електромеханічої характеристик показана кривою 1 на мал.1.3.

  

  Мал 1.3.      Мал 1.4.

Якщо механічна характеристика пружини і єлектромеханічна характеристики електромегніту росташованні так, як зображенно на мал.1.2, регулювання буде із від'емним статизмом (крива 3 мал.1.3). Для отримання гарних статичних характеристик регуляторів пружину звичайно роблять спеціальної форми з нелінейною характеристикою. Вид для прикладу в цьому випадку зображен на мал.1.4.

В залежності від попередньої натройки регулятора робота може здійснюватися в різних точках характеристик. В точці А регулюваеея буде з від'емним статизмом, в точці В астатичне регулювання, в тоці С- з позитивним статизмом (крива 2 на мал1.3 ). Для забеспечення доброго перехідного процесу регулятор звичайно настроюється на невеликий від'емний статизм, одначе в процесі роботи внаслідок зносу вугільних шайб та усадки пружини регулятор може переходити спочатку на астатичне регулювання, потім на регулювання з позитивним статизмом. З точки зору статичних характеристик найкращим є астатичне регулювання, але при цьому виходить поганий перехідний процес, який призводить до крішення та передчасного зносу вугільних шайб.

Однією з важливіших характеристик регулятору є ступінь його статичної точністі. Вона представляє із себе ведношення відхилення регулюємої координати об'єкта регулювання без регулятора до відхилення тієї ж коордонати з регулятором в сталому режимі при номинальному збуренні дій (мал 1.5.)

 

     Мал 1.5

Для покрашення перехідного процесу в регуляторі можливо застосувати гнучкий від'емний зворотній зв'язок у вигляді стабілізуючого трансформатора. В наслідок цього наводиться Е.Р.С. у вторинній обмотці трансформатора, що призводить до змінення струму в обмотці електромагніту, отже струм який проходить по ланцюгу обмотки електромагніту,залежить не тільки від величини напруги генератору, але й від швидкості зміни струму в ланцюгу збудження. Стабілізуючий трансформатор покращує якість перехідного процесу (зменшує перерегулювання), одначе включення стабілізуючого трансформатору призводить до затягування перехідного процесу за рахунок демпферування струму в обмотці електромагніту додаткової Е.Р.С.

Методичні вказівки.

1. Експеріментально визначити статичну характеристику вугільного регулятора I=U)  за схемою, зображеною на мал 1.6. Побудувати графік та визначмти робочу точку.

    

   Мал. 1.6.      Мал. 1.7.

  Мал. 1.8.

2. Експеріментально зняти статичні характеристики об'екту регулювання (генератору постійного струму) без вугільного регулятору та з регулятором при збурюючому впливі F=(Iнач) за схемами мал 1.7 та мал.1.8,

3. За результатами роботи визначити ступінь статичної точністі регулятора.

4. Простежити та замалювати криві перехідного процесу регулятора при сходинковому зміненні Iнагр. U= t )  дати якісну оцінку якісті перехідних прцесів по перерегулюванню та швидкодії.

Програма виконання роботи.

1. Ознайомитися з макетом лабороторної работи, вивчити принцип дії та схему досліджуваемих елементів.

2. Зібрати схему, наведену на мал.1.6. Зняти і побудувати вольт-амперну-характеристику вугільного регулятора. В момент виконання схеми опіру Rуст повиннен відповідати номінальній величині опору, відповідно амперметр уключений на номінальну границю вимірювання. Зняти залежність I=U) змінення вхідної напруги через 1в. при прямому і зворотньому ході. Оцінити гістерезіс статичної характеристики. За схемою мал.!.6 увімкнути такі прибори: амперметр з границями вимірювання I=0-5000 мА, вольтметр U=0-30в. і реостат Rуст. 

Результати звести в таблицю 1, за даними побудувати графік.

          Таблица 1.

Iр

Uвх

Rр

Rр--- опір вугільного регулятора,

Iр ---величина струму вугільного стовпчика.

3. Зібрати схему, наведену на мал.1.7. Зняти і побудувати статичну характеристику об'єкту регулювання U= Iнач ) . В момент вмикання схеми величина опору реостату повинна бути номінальна і амперметр перемкнутий на максимальну границю вимірювання.

 За схемою мал.!.7 увімкнути такі прибори: амперметр з границями вимірювання I=0-500 мА(багатограничний), вольтметр U=0-50в.

Результати звести в таблицю 2, за даними побудувати графік.

          Таблица 2.

Uт

Iнач

Uт-напруга генератора(при n=const).

Iнач величина струму навантаження(збурення).

4. Зібрати схему, наведену на мал.1.8. Зняти і побудувати залежність U= Iнав ) . об'єкту регулювання з вугільним регулятором. В схемі застосовано тіж самі прибори, що й в пункті 3, а а також реостат Rуст для всановлення робочої точки вугільного регулятора по величені опору рівного Rуст=. В момент вмикання схеми тіж самі вимоги до приборів як п.2 і 3.

Результати звести в таблицю 3, за даними побудувати графік.

          Таблица 3.

Uт

Iнагр

 5. Визначити ступінь статичної точністі регулятора за данними, отриманними в п.3-4 за допомогою виразу:

 Спостереження на осцілографі вихідної величини менш зручно, ніж у випадку спостереженння перехідного процесу за струмом збудження. У якості шунта в данній системі можливо використовувати вугільний стовпчик, одначе неслід забьувати що орпір стовпчика під час перехідного процесу непостійни, і це привносить визначну похибку в результат вимірювання. Для покращення спостереження перехідного процесу осцілограф слід перемкнути на йдуще розвернення. Перехідний процес можливо рахувати як увімкненні, так вимиканні навантаження.

Зміст звіта

1. Результати дослідів зведенні в таблиці.

2. Графіки.

3. Замальовані осцилограмми перехідних процесів.

4. Висновок по кожному пункту.

Контрольні запитання.

1. Який вплив на харектеристики регулятора буде здійснювати змінення жорсткості пружини електромагніту?

2. Як за допомогою вугільного регулятора здійснюється регулювання напруги генератора при перемінному навантаженні?

3. Поясніть, що відбудеться с показниками амперметру в ланцюгу обмотки збудження генератора, якщо навантаження в ланцюгу генератора зросте?

4. Яку несе в собі інформацію настройка системи, статична характеристика вугільного регулятора.

5. Достоїнства та недоліки вугільного регулятора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57406. История письменности 54 KB
  Развивающая умение готовить и делать публичный доклад умение работать с разными источниками информации умение работать в группах Воспитывающая: приобщение к народным истокам культуры Оборудование: урок проходит в компьютерном...
57411. The World We Live In - Мир, в котором мы живем. Урок–конференция 55.5 KB
  Председатель жюри: критерии оценки выработаны предварительно: оценивается глубина научность и актуальность проектной работы объем материала наличие продукта работы презентация и др.
57412. Образ берёзы в творчестве Есенина 52.5 KB
  Цель: Знакомство со стихами С. Есенина и фактами из его биографии; совершенствование умения учащихся анализировать поэтический текст на примере произведений Есенина...