31308

«ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA» (ЧАСТИНА IІ)

Книга

Энергетика

1 На відміну від каскаду сталої потужності додаткова ЕРС вводиться в ротор АД від машини постійного струму механічно не зв’язаної з валом робочого двигуна рис. Очевидно що і потужність приводного двигуна ПД МПС повинна бути в цьому випадку однаковою з потужністю АД. машини постійного струму і випрямленої напруги ротора асинхронного двигуна. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В СИСТЕМІ КВ – Д МЕТА РОБОТИ Одержати експериментально швидкісні і за допомогою розрахунку –...

Украинкский

2013-08-28

4.07 MB

6 чел.

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ  І  НАУКИ  УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ  ДЕРЖАВНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ  МИХАЙЛА  ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ  ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ,  ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ  ТА  СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ

МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ

ЩОДО  ВИКОНАННЯ  ЛАБОРАТОРНИХ  РОБІТ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

«ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA»

(ЧАСТИНА  IІ)

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ та заочної ФОРМ НАВЧАННЯ

ЗА НАПРЯМАМИ:

6.050702 – «ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА»

(У тому числі скорочений термін навчання),

6.050701 – «ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЇ»

(У тому числі скорочений термін навчання)

(ПЕРЕВИДАННЯ)

КРЕМЕНЧУК  2010

Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Теорiя електропривода» (частина IІ)  для студентiв денної та заочної форм навчання за напрямами: 6.050702 – «Електромеханіка» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології» (у тому числі скорочений термін навчання)  (перевидання)

Укладачі: старш. викл. Зубова О.І.,

асист. А.М. Артеменко

Рецензент д.т.н., проф. Д.Й. Родькін

Кафедра САУЕ

Затверджено методичною радою КДУ імені Михайла Остроградського

Протокол № ____ від ___________ 20     року

Заступник голови методичної ради _____________ к.т.н., доц. С.А. Сергієнко


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №1

ДОСЛІДЖЕННЯ  РЕГУЛЮВАЛЬНИХ  ВЛАСТИВОСТЕЙ  І  ОДЕРЖаННЯ  ХАРАКТЕРИСТИК  МАШИНнО-ВЕНТИЛЬНОГО  КАСКАДУ  СТАЛОГО  МОМЕНТУ

МЕТА РОБОТИ

Одержати експериментально швидкісні  і за допомогою розрахунку - механічні та енергетичні характеристики машино-вентильного каскаду сталого моменту.

1.1  Короткі  теоретичні  положення

Фізичні основи роботи каскаду сталого моменту, такі самі, як і каскаду сталої потужності, описуються рівнянням:

. (1.1)

На відміну від каскаду сталої потужності, додаткова ЕРС вводиться в ротор АД від машини постійного струму, механічно не зв’язаної з валом робочого двигуна (рис. 1.1).

Каскад сталого моменту вигідно відрізняється  тим, що при однаковій потужності МПС з потужністю АД можна одержати практично будь-яку швидкість обертання, яка лежить у межах від нуля до синхронної. Очевидно, що і потужність приводного двигуна (ПД) МПС повинна бути в цьому випадку однаковою з потужністю АД.

У такій схемі момент асинхронної машини (момент каскаду):

,

таким чином момент АД не залежить від швидкості обертання, тому такі схеми називають каскадами сталого моменту.

Рисунок 1.1 Спрощена принципова схема машинно-вентильного каскаду з постійним моментом

Момент каскаду , ККД  і коефіцієнт потужності  визначаються аналогічно каскаду сталої потужності.

1.2  Методичні  вказівки  ЩОдо  виконання  роботи

Перед тим, як характеристики зняти, необхідно узгодити напрямок е.р.с. МПС з напрямком випрямленої напруги АД.

Для цього при розірваному калі постійного струму (перемикач П1 розімкнутий) вмикається до мережі статор АД і вольтметром V2 робиться замір напруги на перетворювачу .

Потім вмикається до мережі обмотка збудження МПС і встановлюється струм збудження . Замкнувши перемикач П1 і ввімкнувши ПД до мережі, незначно збільшують струм збудження МПС.

Якщо збільшення струму збудження МПС супроводжується значним зростанням струму в колі постійного струму напрямок е.р.с.  співпадає з напрямком випрямленої напруги ротора . Необхідно вимкнути обмотку збудження та змінити на ній полярність напруги. Ввімкнувши обмотку збудження до мережі й переконавшись у тому, що напрямок  зустрічний , збільшенням струму збудження МПС, встановлюємо  і вмикаємо до мережі АД автоматичним вимикачем АВ1. Плавно зменшуючи струм збудження до нуля, розганяємо АД до максимальної швидкості.

При декількох значеннях струму збудження МПС, навантажуючи АД механічним гальмом, знімаємо швидкісні характеристики.

Результати замірів і розрахунків зводимо в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1

Експериментальні дані

Розрахункові дані

п/п

,

A

,

A

,

A

,

B

,

A

,

B

,

с-1

,

Нм

1.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Записати паспортні дані машини, які входять в експериментальну установку.

2. Узгодити напрямок е.р.с. машини постійного струму і випрямленої напруги ротора асинхронного двигуна.

3. Зняти регулювальну характеристику  при роботі каскаду на холостому ходу.

4. Для декількох (3...5) значень струму збудження машини постійного струму зняти швидкісні характеристики каскаду

5. Розрахувати значення

1.4  Зміст  звіту

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема лабораторної установки.

4. Таблиця 1.1.

5. Необхідні розрахункові дані.

6. Графіки характеристик     і  при .

7. Висновки щодо роботи.

контрольні  запитання

1. У чому полягає особливість машинно-вентильного каскаду сталого моменту?

2. Порівняйте машинно-вентильний каскад сталого моменту та сталої потужності.

3. Нарисуйте та поясніть схему машинно-вентильного каскаду сталого моменту.

4. У якій послідовності виконується лабораторна робота?

5. Поясніть отримані графіки.


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №2

ДОСЛІДЖЕННЯ  МЕХАНІЧНИХ  ХАРАКТЕРИСТИК  ДВИГУНА  ПОСТІЙНОГО  СТРУМУ  В  СИСТЕМІ  КВ – Д

МЕТА  РОБОТИ

Одержати експериментально швидкісні  і - за допомогою розрахунку – механічні  характеристики, дослідити діапазон регулювання нереверсивного вентильного електроприводу.

2.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Швидкість двигуна постійного струму при незмінному потоці визначається напругою мережі живлення і струмом навантаження:

, (2.1)

де - випрямлена напруга;  - сумарний, приведений до кола постійного струму, опір випрямляча і двигуна.

В системі КВ-Д (рис. 2.1) напруга регулюється в необхідних межах за допомогою системи імпульсно-фазового управління тиристорами (СІФУ) і визначається як площа, яка охоплюється кривою анодної напруги  за час роботи одного вентиля:

, (2.2)

де  - число умовних фаз випрямляча;  - кут регулювання;  - фазна напруга.

Значення струму якоря двигуна може бути визначене із співвідношення:

, (2.3)

де  - падіння напруги в тиристорі, яке дорівнює ;  - ЕРС двигуна.

Значення  може бути визначене, як

, (2.4)

де  - опір дроселя;  - опір розсіяння фази трансформатора

, (2.5)

- напруга короткого замикання трансформатора живлення;  - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора.

Рисунок 2.1 Схема лабораторного стенду

Враховуючи падіння напруги, швидкісна характеристика двигуна має вигляд (рис. 2.2):

. (2.6)

Тут

.

Швидкісні характеристики в системі КВ-Д у зоні значних струмів аналогічні характеристикам в системі Г-Д. Відмінність полягає в тому, що в системі КВ-Д жорсткість характеристик трохи нижча внаслідок відносно значного падіння напруги в колі.

Рівняння механічної характеристики

. (2.7)

В галузі малих струмів, при невеликих навантаженнях, швидкісні характеристики нелінійні, спостерігається різкий підйом швидкості. Це викликане тим, що при зменшенні струму навантаження зменшується кількість енергії, що запасається в індуктивності. Кут провідності тиристора стає менше величини  , внаслідок чого зростає напруга . У цьому випадку перетворювач працює в галузі переривчастих струмів. При цьому

, (2.8)

де  - кут провідності тиристора.

Рисунок 2.2 Штучні характеристики двигуна постійного струму в системі КВ – Д

Значення граничного струму залежить від кута регулювання та параметрів схеми:

, (2.9)

де - частота струму сети; - індуктивність якоря двигуна й дроселя, що згладжує.

Потужність на боці постійного струму, Вт:

. (2.10)

Момент двигуна, Нм:

. (2.11)

Коефіцієнт потужності перетворювача обумовлюється навантаженням й значенням кута регулювання :

, (2.12)

де - кут комутації,  - коефіцієнт нелінійних викривлень струму.

. (2.13)

ККД системи

, (2.14)

де  - опір фази трансформатору.

Діапазон регулювання швидкості в системі КВ – Д:

. (2.15)

2.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Зняття характеристик у системі КВ – Д рекомендується починати з моменту опору , а потім поступово збільшувати момент опору до номінального моменту опору .

При регулюванні кута керування тиристорного перетворювача  напруга на обмотці якоря змінюється, таким чином при регулюванні напруги та при різних моментах опору одержуємо сімейство швидкісних характеристик двигуна Д у системі КВ – Д. Одержання механічних характеристик двигуна при зміні кута керування здійснюється тим самим чином, що й швидкісні.

Для зняття швидкісних та механічних характеристик при послаблені потоку двигуна  у системі КВ – Д при різних навантаженнях здійснюється за наступною послідовністю: здійснюємо розгін двигуна до максимальної швидкості обертання якоря (що контролюємо за тахогенератором G) при моменті опору , потім здійснюється регулювання напруги живлення обмотки збудження двигуна.

При зняти штучних характеристик при регулюванні струму збудження двигуна для різних моментах опору, регулювання напруги обмотки збудження двигуна здійснюється дуже повільно (контроль здійснювати за швидкістю обертання якоря).

2.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

  1.  Записати паспортні дані електричних машин, які входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прибори і реостати.
  2.  Зняти природну швидкісну характеристику  двигуна при (, незмінний кут керування ) для .
  3.  Побудувати штучні характеристики  двигуна при (, ) для кута керування .
  4.  Зняти штучні характеристики при послаблені поля двигуна () при різних значеннях кута керування .
  5.  Розрахувати та побудувати механічні характеристики  при різний кутах  та при послабленні поля двигуна.

Увага. При виконанні роботи струми в якірних колах Д і НМ навіть короткочасно не повинні бути більшими (1.5 ... 2) .

Дані після кожного досліду та розрахунки заносять у таблицю 2.1.

Значення моменту холостого ходу розраховується за формулою

, (2.16)

де ; , , , , , ,  - паспортні дані.

Момент на валу двигуна визначається з виразу (2.11), а момент ХХ - з (2.16).

Таблиця 2.1

Дослідні дані

Розрахункові дані

, А

, рад/c

, А

, В

,

, Нм

, Нм

2.4  ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема лабораторної установки.

4. Таблиця 2.1.

5. Графічні побудови характеристик для всіх досліджуваних режимів: , .

6. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ  ЗАПИТАННЯ

  1.  Системи перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму.
  2.  Система керований перетворювач – двигун. Особистості реалізації різних схем перетворювачів енергії.
  3.  Який має вплив тиристорний перетворювач на характеристики двигуна постійного струму?
  4.  Як розраховується еквівалентний опір системи КВ – Д?


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №3

ДОСЛІДЖЕННЯ  ЕНЕРГЕТИЧНИХ   ХАРАКТЕРИСТИК  ДВИГУНА  ПОСТІЙНОГО  СТРУМУ  В  СИСТЕМІ КВ – Д

МЕТА  РОБОТИ

Одержати експериментально та побудувати енергетичні характеристики нереверсивного вентильного електроприводу (, ).

3.1 КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Швидкість двигуна постійного струму при незмінному потоці визначається напругою мережі живлення і струмом навантаження:

, (3.1)

де - випрямлена напруга;  - сумарний, приведений до кола постійного струму, опір випрямляча і двигуна.

У системі КВ-Д (рис. 3.1) напруга регулюється в необхідних межах за допомогою системи імпульсно-фазового управління тиристорами (СІФУ) і визначається як площа, яка охоплюється кривою анодної напруги  за час роботи одного вентиля:

, (3.2)

де  - число умовних фаз випрямляча;  - кут регулювання;  - фазна напруга.

Значення струму якоря двигуна може бути визначене із співвідношення:

, (3.3)

де  - падіння напруги в тиристорі, яке дорівнює ;  - ЕРС двигуна.

Значення  може бути визначене як

, (3.4)

де  - опір дроселя;  - опір розсіяння фази трансформатора

, (3.5)

- напруга короткого замикання трансформатора живлення;  - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора.

Рисунок 3.1 Схема лабораторного стенду

Враховуючи падіння напруги, швидкісна характеристика двигуна має вигляд (рис. 3.2):

. (3.6)

Тут

.

Швидкісні характеристики в системі КВ-Д в зоні значних струмів аналогічні характеристикам у системі Г-Д. Відмінність полягає в тому, що в системі КВ-Д жорсткість характеристик трохи нижча внаслідок відносно значного падіння напруги в колі.

Рівняння механічної характеристики

. (3.7)

У галузв малих струмів, при невеликих навантаженнях, швидкісні характеристики нелінійні, спостерігається різкий підйом швидкості. Це викликане тим, що при зменшенні струму навантаження зменшується кількість енергії, що запасається в індуктивності. Кут провідності тиристора стає менше величини  , внаслідок чого зростає напруга . У цьому випадку перетворювач працює в галузі переривчастих струмів. При цьому

, (3.8)

де  - кут провідності тиристора.

Рисунок 3.2 Енергетична характеристика двигуна постійного струму в системі КВ – Д

Значення граничного струму залежить від кута регулювання та параметрів схеми:

, (3.9)

де - частота струму мережі; - індуктивність якоря двигуна й дроселя, що згладжує.

Потужність на боці постійного струму, Вт:

. (3.10)

Момент двигуна, Нм:

. (3.11)

Коефіцієнт потужності перетворювача обумовлюється навантаженням й значенням кута регулювання :

, (3.12)

де - кут комутації,  - коефіцієнт нелінійних викривлень струму.

. (3.13)

ККД системи

, (3.14)

де  - опір фази трансформатору.

3.2  Методичні  вказівки  ЩОдо  виконання  роботи

Зняття характеристик у системі КВ – Д рекомендується починати з моменту опору , а потім поступово збільшувати момент опору до номінального моменту опору .

При регулюванні кута керування тиристорного перетворювача  напруга на обмотці якоря змінюється, таким чином при регулюванні напруги та при різних моментах опору одержуємо сімейство швидкісних характеристик двигуна Д у системі КВ – Д. Одержання механічних характеристик двигуна при зміні кута керування здійснюється тим самим чином, що й швидкісні.

Одержання енергетичних характеристик двигуна здійснюється регулюванням навантаження двигуна за допомогою навантажувальної машини.

Увага. При виконанні роботи струми в якірних колах Д і НМ навіть короткочасно не повинні бути більшими (1.5 ... 2) .


3.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

  1.  Записати паспортні дані електричних машин, які входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прибори і реостати.
  2.  Зняти природну та штучні швидкісні та механічні характеристики ,  двигуна для () для  при регулюванні напруги живлення двигуна.
  3.  Розрахувати та побудувати енергетичні характеристики двигуна постійного струму в системі КВ–Д (, ) для заданого навантаження  та кута регулювання .

Дані після кожного досліду та розрахунки заносять у таблицю 3.1.

Значення моменту холостого ходу розраховується за формулою:

, (3.15)

де ; , , , , , ,  - паспортні дані.

Момент на валу двигуна визначається з виразу (3.11), а момент ХХ - з (3.15).

Таблиця 3.1

Дослідні дані

Розрахункові дані

, А

, рад/c

, А

, В

,

ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема лабораторної установки.

4. Таблиця 3.1.

5. Необхідні розрахункові дані.

6. Графічні побудови характеристик для всіх досліджуваних режимів: , .

7. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

  1.  Системи перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму.
  2.  Система “керований перетворювач – двигун”. Особистості реалізації різних схем перетворювачів енергії.
  3.  Принцип роботи однофазного тиристорного перетворювача енергії типу БУ 3609.
  4.  Який має вплив тиристорний перетворювач на характеристики двигуна постійного струму?
  5.  Як розраховується еквівалентний опір системи КВ – Д?
  6.  Чим визначається коефіцієнт потужності? Як він впливає на енергетичну характеристику системи “керований перетворювач – двигун”?


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №4

ДОСЛІДЖЕННЯ  ХАРАКТЕРИСТИК  АСИНХРОННОГО

ДВИГУНА  З  ФАЗОВИМ  КЕРУВАННЯМ  У  КОЛІ  СТАТОРА

МЕТА  РОБОТИ

Експериментальне визначення механічних і швидкісних характеристик електроприводу ТРН-АД.

4.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Дуже часто для приблизних розрахунків, пов'язаних із визначенням напруги, що живить машину при вентильному керуванні, асинхронний двигун зображують у вигляді специфічного трифазного активно-індуктивного навантаження. Такий підхід не цілком відбиває реальну картину процесу, бо не враховує ЕРС взаємоіндукції між різними фазами статора і ротора та впливу ЕРС обертання на характер електромагнітних явищ, проте він значно спрощує дослідження, дозволяє отримати універсальні характеристики, придатні для розрахунку електроприводу, дає можливість легко зробити якісний аналіз вентильних асинхронних електроприводів. Цей метод часто забезпечує достатню для інженерної практики точність, особливо при розрахунку статичних режимів.

Отже, асинхронний двигун є специфічним активно-індуктивним навантаженням, фазовий кут   якого залежить від ковзання . Заступна схема, а також схема фазового керування для асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором зображені на рис. 4.1.

При використанні Т-подібної заступної схеми кут  та модуль  еквівалентного навантаження, що залежать від ковзання, визначаються з таких

виразів:

Рисунок 4.1 Заступна схема фази (а) та схема комутації статорних кіл (б) асинхронного двигуна.

(4.1)

(4.2)

де

Залежність  справедлива, якщо параметри асинхронного двигуна приймаються постійними. При змінному куті відкривання тиристорів змінюється напруга, прикладена до двигуна, і струм, що протікає по його обмотках, а отже, й індуктивні опори через зміну насичення від потоків розсіювання. Це явище виявляє найбільший вплив на величину . Розрахунки доводять, що для інженерних досліджень, які відрізняються достатньою точністю, можна користуватися залежністю , отриманою зі схеми заміщення, і не враховувати зміни величини напруги живлення.

На рис. 4.2 наведені універсальні залежності, розраховані для наведеної вище силової схеми: , , ,

Рисунок 4.2 Залежності , ,

де  - діюче значення першої гармоніки напруги , виражене у відносних одиницях;

- діюче значення номінальної фазної напруги статорних кіл;

- відносне значення діючого струму фази статора;

- діюче значення струму в фазі при живленні  номінальною синусоїдальною напругою;

- коефіцієнт перевантаження, що оцінює додаткове зростання температури при несинусоїдальному живленні;

- діюче значення струму першої гармоніки.

Побудова механічних характеристик  для різних  виконується простим множенням значень моменту двигуна на природній характеристиці для поточного значення  на величину , що визначається за обраним  з кривих  і заздалегідь розрахованим  для того самого значення ковзання:

, (4.3)

де  - момент, що розвивається при живленні пониженою напругою.

Для відшукання залежності  можна скористатися формулою Клосса:

 (4.4)

або спрощеною формулою Клосса (коли активним опором статора  припустимо знехтувати):

, (4.5)

де - критичне ковзання;

- критичний момент;

- перевантажувальна здатність двигуна;

.

Опір статора  може бути визначеним за допомогою виразу для критичного моменту:

, (4.6)

звідки

, (4.7)

де m - кількість фаз;

- індуктивний опір короткого замикання;

- синхронна швидкість обертання;

 - кратність пускового току.

Опір статора

. (4.8)

Відомо, що вирази (4.4) та (4.5) дають похибку при високих ковзаннях, що призводить до невідповідності каталожного пускового моменту  до пускового моменту, який розраховується за формулою Клосса при . Для того, щоб отримати більш точну механічну характеристику, необхідно в формулу (4.4) замість  підставити :

, (4.9)

де  - кратність пускового моменту відносно номінального. У такому випадку одержимо

. (4.10)

Побудова  здійснюється множенням  та , визначених для однієї і тієї самої величини . Діюче значення струму на штучній характеристиці:

, (4.11)

де  - діюче значення струму статора при роботі двигуна на природній характеристиці. Для відшукання залежності  можна скористатися паспортними та каталожними даними:

(4.12)

де  - номінальний струм і струм холостого ходу статора;

- номінальний і критичний моменти;

- номінальне і критичне ковзання.

Побудова механічної та швидкісної характеристик і їх порівняльний аналіз спільно із залежностями  дозволяють визначити раціональний діапазон зміни кута , що забезпечує кращу енергетику процесу. При більших  коефіцієнт  збільшується, що означає погіршення енергетики режиму через зменшення частки першої гармоніки у спектрі струму.

Значення показників, розрахованих за наведеною методикою, повинні відрізнятися від отриманих при використанні точних методів. Істотних розбіжностей у розрахунках слід очікувати при збільшенні швидкості й зменшенні середнього моменту, коли вплив ЕРС обертання найбільш вагомий. Розрахунки свідчать, що для асинхронних двигунів зі збільшеним опором роторних кіл при  і  похибка у розрахунку середнього моменту точними і близькими методами не перевищує , а для інших показників ця цифра ще нижча.

4.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Схема лабораторного стенда приведена на рис. 4.3. Трифазний асинхроний двигун з короткозамкненим ротором одержує живлення від тиристорного перетворювача напруги. Як навантажувальну машину, використовують двигун постійного струму незалежного збудження. Задання режимів роботи навантажувальної машини виконується за допомогою блоку тиристорного перетворювача навантаження, що керується блоком керування на базі мікроконтролера. Два вимірювальних блоки (блок вимірювальних приладів 1 і блок вимірювальних приладів 2) дозволяють зробити вимір необхідних величин на входу перетворювача, навантажувальної машини й асинхроного двигуна відповідно. Для виміру частоти обертання АД на його валу розташовується тахогенератор BR, з якого знімається сигнал 1,33 Uw, пропорційний швидкості обертання спарки електроустановки. Блок вимірювальних датчиків містить у собі набір силових датчиків, установлених у ланцюзі статора АД. Сигнали, що знімаються, з цього блоку надходять у блок комп'ютеризованого вимірювального модуля, де здійснюється перетворення аналогових сигналів у цифрову форму і наступну обробку масиву даних. Також даний блок робить формування керуючих сигналів, що через блок керування керують роботою як ТПН, так і  всією установкою в цілому. Зокрема виробляється сигнал синхронізації для стикування початку перехідного процесу з початком циклу вимірів перетворювача, що запускається. Також на схемі показані автоматичні вимикачі QF1 і  QF3, через які здійснюється живлення силових ланцюгів електричних машин. Контакти КМ1 використовуються для підключення АД безпосередньо до мережі живлення.

Для запуску АД без квазичастотного керування необхідно підготувати схему в наступному порядку. Тумблер SA3 переключаємо в положення “ввімкнено", котушка магнітного пускача КМ1 одержує живлення і замикає свій силовий контакт КМ1, шунтуючи ТПН, загоряється світлова індикація. Збираємо схему вмикання обмоток статора АД у трикутник чи зірку. Для збору схеми в зірку необхідно переключити тумблер SA5 у положення включено, котушка магнітного пускача КМ3 одержить живлення. Розімкнуться нормально замкнуті контакти КМ3.1 і КМ3.2 у ланцюгах живлення котушок КМ2, КМ4, виконуючи блокування від неправильних дій. Замкнуться нормально відкриті контакти КМ3.3 у ланцюзі світлової індикації, і КМ3.4 у ланцюзі проміжного реле РП. Котушка проміжного реле КМ7 одержить живлення і перекине свої контакти в ланцюги ДН (датчиків напруги) для виміру фазної напруги двигуна. Замкнеться силовий контакт КМ3, тим самим зібравши обмотки статора в зірку. Після складання схеми натискаємо пускову кнопку SB2.3. Котушка магнітного пускача КМ6 одержує живлення, розмикає нормально замкнутий блок  контакт КМ6.1 у ланцюзі котушки КМ5. Замикає нормально відкритий контакт КМ6.2 шунтуючи кнопку SB2.3, замикає силові контакти КМ6. Двигун запускається. При натисканні стопової кнопки SB2.1 котушка КМ6 втрачає живлення і розмикає силові контакти КМ6, двигун зупиняється.


Рисунок 4.3 Схема лабораторного стенда


4.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Ознайомитися з електричними машинами і приладами, необхідними для проведення роботи, записати паспортні дані машин, що входять в експериментальну установку.

2. Зняти швидкісні характеристики в розімкнутій системі регулювання.

3. Побудувати характеристики M=f(s), I=f(s).

4. Розрахувати і побудувати характеристики M=f(s), I=f(s) за паспортними даними та порівняти їх з експериментальними.

5. Зробити висновки щодо роботи.

ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема експериментальної установки.

4. Таблиці даних та необхідні розрахункові дані.

4. Графіки і залежності за таблицями.

5. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Перелічити можливі галузі застосування асинхроних електроприводів за системою ТРН-АД.

2. Назвіть особливості побудови й основні режими асинхроних електроприводів при використанні напівпровідникових перетворювачів.

3. Прокоментуйте принцип спрощеного розрахунку сталих режимів системи ТРН-АД.

4. У якій послідовності виконується лабораторна робота?


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №5

ДОСЛІДЖЕННЯ  ПЕРЕХІДНИХ  ПРОЦЕСІВ  в  АСИНХРОННОМУ  ЕЛЕКТРОПРИВОДІ

МЕТА  РОБОТИ

Вивчення електромагнітних і механічних перехідних процесів в асинхронному електроприводі.

5.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Асинхронний двигун як у сталих, так і в перехідних процесах працює в межах робочої ділянки його механічної характеристики. Робоча ділянка характеристики з достатнім ступенем точності лінеаризується навіть з урахуванням електромагнітної інерції, тому аналіз перехідних процесів електроприводу з без істотних виключень поширюється не тільки на двигуни з короткозамкнутим, але і з фазним ротором.

Конструкція ротора короткозамкнутого двигуна виключає можливість уведення додаткових опорів, тому обмежити абсолютне ковзання в перехідних процесах пуску і гальмування невеликими значеннями можна тільки шляхом плавної зміни частоти струму статора. Застосування індивідуальних джерел живлення з регульованою частотою є одним з найбільш складних і дорогих технічних рішень, тому більшість простих і дешевих асинхронних електроприводів з короткозамкнутими двигунами, що мають саме широке поширення, пускаються включенням у мережу, і нелінійність механічної характеристики цих двигунів проявляється так само, як і в режимах гальмування противключенням чи динамічного гальмування. При цих умовах на характер перехідних процесів впливає електромагнітна інерція двигуна. Вплив нелінійності механічної характеристики й електромагнітної інерції та визначає необхідність особливого розгляду перехідних процесів двигуна.

З урахуванням електромагнітної інерції рух асинхронного електроприводу в перехідному процесі пуску включенням у мережу можна описати, скориставшись рівняннями динамічної механічної характеристики в комплексній формі в осях  і  і рівнянням руху механічної частини у виді (5.1):

(5.1)

Аналітичне рішення цієї нелінійної системи рівнянь у загальному випадку, досить складне, тому аналіз електромеханічних перехідних процесів з урахуванням електромагнітної інерції варто вести за допомогою ЕОМ. На рис. 5.1 показано перехідні процеси пуску асинхронного короткозамкнутого двигуна при . Зображені криві  наочно ілюструють особливості впливу електромагнітних перехідних процесів. Похідна моменту , але має дуже великі значення, тому що час наростання моменту до максимуму  менше періоду перемінного струму. Виникнення вільних складових струму приводить до появи піків моменту, що значно перевищують значення за статичною характеристикою. У цьому можна переконатися, порівнюючи наведені на рис. 5.1, б) статичну 1 і динамічну 2 механічні характеристики.

Рисунок 5.1 Перехідний процес пуску асинхронного короткозамкнутого двигуна а) і відповідні механічні характеристики б)

На практиці для оцінок тривалості перехідних процесів можна обмежитися розглядом одних механічних перехідних режимів. Методика їхнього аналізу буде визначатися характером розглянутого режиму.

Для режиму прийому і скидання навантаження, якщо момент двигуна не виходить за межі , можна вважати, що механічна характеристика є лінійною і момент двигуна визначається як , де  - жорсткість механічної характеристики.

У цьому випадку можна скористатися аналітичними методами аналізу.

При

, (5.2)

де  - ковзання сталого режиму;  - електромеханічна постійна часу,

при ,

, (5.3)

де .

Обов'язкове урахування нелінійності механічної характеристики при аналізі перехідних режимів пуску і гальмування. Найбільш загальним і універсальним методом є використання графоаналітичного методу з використанням статичної характеристики двигуна і методу кінцевих різниць.

Рисунок 5.2 Статичні характеристики а) і графіки перехідних процесів б) при графоаналітичному розрахунку

На ділянці зміни швидкості , при його достатній малості, момент двигуна  нелінійно залежний від швидкості й момент навантаження  може бути прийнятим рівним середнім значенням  і  на цих ділянках (рис. 5.2, а). Тоді відповідно до рівняння руху час , за який швидкість зміниться на , визначається за формулою

. (5.4)

Обчислюючи для кожного з показаних на рис. 5.2, а) ділянок, починаючи з першої, і підсумовуючи при переходу від інтервалу до інтервалу  і , будується крива , як показано на рис. 5.2, б). Повний час пуску . При відомій залежності  залежність  визначається за допомогою статичної механічної характеристики.

З погляду одержання загальних висновків істотне значення має аналітичний розгляд перехідних режимів. Для випадку  рівняння руху з урахуванням механічної характеристики в уточненій формі одержимо в наступному виді:

. (5.5)

Вирішуючи відносно  й інтегруючи в межах від  до , одержимо:

, (5.6)

де  - електромеханічна постійна асинхронного двигуна з нелінійною механічною характеристикою.

Отриманий вираз (5.6) дозволяє побудувати криві  для будь-якого режиму, за винятком режиму динамічного гальмування. Задаючись значеннями ковзання на початку і в кінці ділянки, можна знайти час, що відповідає прийнятій ділянці. Для режиму пуску , .

Якщо проаналізувати криві пуску АД, то видно, що зі збільшенням  тривалість пуску зменшується, а потім починає зростати. Таким чином, існує деяке оптимальне значення критичного ковзання при якому тривалість процесу мінімальна. Визначення цієї умови можливо при знаходженні похідної від тривалості процесу по критичному ковзанню і прирівнюванні її до нуля . З урахуванням (5.6) одержуємо:

, (5.7)

відкіля

,

. (5.8)

Для випадку пуску, якщо , .

У випадку  рівняння руху приводу має вид:

, (5.9)

відкіля

, (5.10)

де

;

.

Інтегруючи (5.10) у межах від  до , остаточно будемо мати:

Питання про втрати під час перехідних режимів є важливим питанням, що потребує досліджень.

Втрати енергії в роторі в перехідному режимі дорівнюють:

.

Використовуючи уточнену формулу для моменту двигуна і вираз для приросту часу (5.10), одержимо:

(5.11)

Інтегруючи, остаточно одержимо:

(5.12)

У випадку пуску можна прийняти: ; .

5.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

При виконанні лабораторної роботи (схема лабораторного стенда на рис. 5.3) основними параметрами, візуально можуть бути зареєстровані є пускові струми вимірювані за приладами. Обчислення моменту АД за експериментальними даними прямими методами пов’язано з відомими труднощами. Використання ЕОМ для реєстрації і дослідження перехідних процесів значно розширює можливості дослідження.

Рисунок 5.3 Схема лабораторної установки з дослідження перехідних процесів АД

Процес запуску АД і реєстрації параметрів здійснюється натисканням кнопки «Пуск». При цьому керування передається ЕОМ, що керує роботою комутаційної апаратури й одночасно робить запис на жорсткий диск струмів і напруг у всіх трьох фазах двигуна. Поточні миттєві дані режиму роботи АД записуються в текстовий файл наступної структури: 1-й стовпець – номер обмірюваного миттєвого значення, 2-4 стовпці – миттєві значення струмів, відповідно, фаз А, В, С, 5-7 стовпці – миттєві значення фазних напруг, відповідно, фаз А, В, С, 8-й стовпець – швидкість АД.

При переходу до наступного досліду файл із результатами вимірів варто перенести з жорсткого диска ЕОМ на дискету.

Момент опору можна визначити за параметрами роботи машини постійного струму:

.

5.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

  1.  Вивчити схему лабораторного стенда (рис. 5.3) за дослідженням перехідних процесів АД.
  2.  Записати паспортні дані машин, перетворювачів, що входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прилади і реостати.
  3.  Здійснити запуск АД на холостому ходу при короткозамкнутому роторі.
  4.  Створити навантаження на валу  механічним гальмом і визначити величину .
  5.  Не змінюючи положення механічного гальма, здійснити 3-4 пуски АД, послідовно збільшуючи додатковий опір  ротора.
  6.  Визначити величину додаткового опору, що забезпечує , і здійснити пуск двигуна.
  7.  Визначити величину додаткового опору, який забезпечує мінімальний час пуску за критичним ковзанням, і здійснити пуск.
  8.  Записати за приладами значення пускових струмів і часу розгону АД дослідів пп. 4,6-8.
  9.  Розрахувати природну і штучні характеристики АД для дослідів пп. 4,6-8 за паспортними даними.
  10.  Розрахувати механічні й швидкісні характеристики АД за отриманими даними для дослідів пп. 4,6-8 на основі вимірів ЕОМ.
  11.  Визначити час розгону АД аналітичним і графоаналітичним методом для пп. 4,6-8.
  12.  Визначити втрати в міді статора і втрати енергії в роторі для пп. 4,6-8.
  13.  Змінити величину  і повторити пп. 4-11.
  14.  Дані вимірів і розрахунків занести в табл. 5.1.

Таблиця 5.1

Умови проведення досліду

Розрахункові

дані

Експериментальні

дані

, с

 Нм

, А

, Втс

, Втс

, с

 Нм

, А

, Втс

, Втс

  1.  

Пуск на холостому ходу з короткозамкнутым ротором ( )

  1.  

Пуск під навантаженням ( )

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

  1.  

Пуск під навантаженням за умови

  1.  

Пуск під навантаженням за умови


5.4  ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема експериментальної установки.

4. Таблиці даних та необхідні розрахункові дані.

5. Графічна побудова характеристик , , , , , , , .

6. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ  ЗАПИТАННЯ

  1.  Дайте характеристику і поясніть особливості методів визначення часу розвантажування АД.
  2.  Як впливає величина додаткового опору в роторному ланцюзі АД на тривалусть розгону двигуна?
  3.  Поясніть фізичний зміст електромеханічної постійної часу.
  4.  Поясніть причини відмінності розрахункового й експериментального значень пускового моменту.
  5.  Чим обумовлені пульсації електромагнітного моменту при пуску АД?
  6.  Назвіть способи зниження пульсацій електромагнітного моменту АД.
  7.  Назвіть способи керування перехідними режимами і дайте їхню коротку характеристику.
  8.  Поясніть фізичний зміст розрахунку електромагнітного моменту за значеннями струмів і потокозчеплень.
  9.  Як визначаються втрати в міді статора і втрати в роторі АД?
  10.  Назвіть способи зменшення втрат енергії при пуску АД.


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №6

КОНДЕНСАТОРНЕ  ГАЛЬМУВАННЯ  АСИНХРОННОГО  ДВИГУНА  З  КЗ  РОТОРОМ

МЕТА  РОБОТИ

Дослідження та побудова за експериментальними даними характеристик асинхронного двигуна з КЗ ротором при конденсаторному гальмуванні.

6.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Конденсаторне гальмування асинхронних двигунів являє собою генераторний режим, при якому кінетична енергія обертання ротора АД і зв'язаних з ним махових мас перетворюється в електричну енергію, що розсіюється в активних опорах обмоток і на втрати в сталі. Найпростіша схема конденсаторного гальмування АД і відповідна їй схема заміщення зображені на рис. 6.1,а) і б). Опір , що відповідає втратам у сталі, включений паралельно намагнічуючому контуру схеми заміщення. Усі реактивні опори приведені до номінальної кутової електричної частоти  через коефіцієнт відносної частоти самозбудження

,

де поточна кутова частота вільних електричних коливань у ланцюзі статора, рад/с.

У режимі конденсаторного самозбудження ковзання s визначається залежністю

,

де - електрична кутова швидкість ротора, рівна механічній кутовій швидкості, що помножена на число пар полюсів АД. Опір ротора r/2/s, що залежить від ковзання, на схемі заміщення зображені (рис. 6.1,б) у вигляді складових r/2 і r/2(1-s)/s. Механічна потужність  на валу асинхронної машини дорівнює:

,

де  - число фаз ротора;  струм ротора.

У рушійному режимі s 0, що відповідає віддачі потужності  зовнішньому навантаженню. У генераторному режимі s 0 і опір  негативний. Фізично це відповідає споживанню потужності , що надходить через вал асинхронної машини.

Рисунок 6.1 Конденсаторне гальмування АД

а) принципова схема;

б) схема заміщення.

Розглянемо процес самозбудження АД при обертанні його ротора за допомогою зовнішніх сил. Початковим поштовхом для самозбудження знеструмленого двигуна з ємністю на затискачах статора є потік залишкового намагнічування ротора Фзал. При обертанні ротора зі швидкістю 50—100% синхронної залишковий потік наводить у розімкнутій обмотці статора залишкову е. р. с.  близько 0,5 - 1,5 В, що відстає від потоку на кут . Під дією зазначеної ЕРС через конденсатори, після підключення їх до двигуна, тече струм , що випереджає ЕРС  на кут, близький до , реактивна складова якого одночасно є і намагнічуючим струмом АД. Однак доти, доки кутова частота ротора  залишається меншою чи рівною кутовій частоті вільних коливань статора , самозбудження не має місця, оскільки ковзання  в цьому випадку залишається позитивним і активні втрати в опорах ,  і  схеми заміщення не заповнюються електричною потужністю , що надходить у схему заміщення внаслідок наявності опору . Для виникнення самозбудження АД при наявності  необхідно, щоб ковзання  стало негативним, тобто щоб виконувалася нерівність , що відповідає можливості порушення. Крім того, повинна виконуватися нерівність

,

де -втрати в міді й втрати в сталі АД, причому

6.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Знімання характеристик конденсаторного гальмування. Досліджуваним двигуном є НМ. Знімання характеристик починають із швидкості, яка дорівнюе нулю. Перемикачем УП4 встановлюється режим ДГ для навантажувальної машини. Перемикачі УП3 в положення 220В, УП1 УП2 в положення “ВПЕРЕД”. Вмикаючи АВ1 подається напруга на АД. Натискаючи кнопку Л1 “ПУСК” запускається АД. Рукояткою РЗД встановлюється струм збудження двигуна, рівний номінальному, рукояткою РЗГ  встановлюється струм збудження генератора рівний нулю. Вмикаючи АВ4, підключається ДПС до ГПС. Рукояткою РЗГ збільшується струм  збудження  генератора  до номінального значення. Перемикач УП5 ставиться в положення  “ГАЛЬМ” вмикається АВ5, яким підключається ємність 2мкФ в коло статора, кнопками Л3 та Л4 підбирається необхідна ємність згідно із таблицею 6.1.

Рисунок 6.2 Схема експериментальної установки

Таблиця 6.1

№п.п.

Кнопки

Виконувана дія

Отримувана ємність

1

Л3

Вимкнено

2мкФ

Л4

Вимкнено

2

Л3

Ввімкнено

6мкФ

Л4

Вимкнено

3

Л3

Вимкнено

12мкФ

Л4

Ввімкнено

4

Л3

Ввімкнено

16мкФ

Л4

Ввімкнено

Для кожного значення ємності конденсаторів, змінюючи струм збудження генератора, отримуємо дані для побудови характеристик конденсаторного гальмування асинхронного двигуна.

6.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Ознайомитись з лабораторним стендом. Підготувати стенд до роботи. Записати паспортні дані електричних машин, які входять в експериментальну установку.

2. Розрахувати та виконати навантаження АД з КЗР у режимі конденсаторного гальмування для різних значень ємності конденсатрів.

3. Дані дослідів занести до таблиці 6.2.

Таблиця 6.2

Ємність конденсаторів, мкФ

V2, B

W1, кВт

А1, А

А4, мА

А3, А

n,

об/хв

А5, А

А2, А

V1, B

АД

НМ

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

4. Побудувати розрахункові та експериментальні характеристики електричної машини у досліджуваних режимах.

5. Зробити висновки щодо роботи.

6.4  ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва та мета роботи.

3. Схема експериментальної установки.

4. Таблиця 6.2.

5. Розрахункові та експериментальні характеристики.

6. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ  ЗАПИТАННЯ

1. У якій послідовності виконується лабораторна робота?

2. Що являє собою конденсаторне гальмування АД?

3. Нарисуйте та поясніть схему заміщення АД при конденсаторному гальмуванні?

4. Які ємності конденсаторів були застосованні при конденсаторному гальмуванні?


ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №7

ДОСЛІДЖЕННЯ  ПЕРЕХІДНИХ  ПРОЦЕСІВ  В  СИСТЕМІ  Г-Д

МЕТА  РОБОТИ

Дослідження процесів пуску, реверса, гальмування, зміни навантаження в системі Г-Д.

7.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

Поведінка електропривода по системі Г-Д в перехідних режимах достатньо характеризується зміною в часі швидкості обертання двигуна струмом якірного ланцюга і струмом збудження генератора.

Якщо в ланцюгу обмотки збудження приведена постійна напруга, то рівняння електричного балансу в цьому ланцюгу буде:

, (7.1)

де  - напруга на клемах ланцюга збудження;

- струм в ланцюгу збудження;

- індуктивність і активний опір ланцюга збудження.

Поділивши праву і ліву частину рівняння (7.1) на отримаємо:

, (7.2)

де  - струм збудження, який встановився;

- електрична стала часу ланцюга збудження;

У більшості випадків індуктивність ланцюга збудження не є величиною постійною, а залежить від насичення магнітної системи.

Якщо припустити, що  і початкові умови  і  рішення рівняння (7.2) буде:

. (7.3)

При відключенні обмотки збудження від джерела живлення , тому струм змінюється по закону:

, (7.4)

де  - початкове значення струму в момент відключення обмотки збудження.

Як видно із (7.3) і (7.4) струм збудження при сталій індуктивності обмотки змінюється в часі по експоненціальному закону.

У електроприводі системи Г-Д змінюється напруга , яка подається на обмотку збудження генератора, приводить до змін е.р.с.  генератора з деяким запізненням, яке обумовлене електромагнітною інерцією ланцюга збудження генератора. Механічна інерція двигуна і пов’язаних з  ним рухомих частин викликає запізнення зміни швидкості обертання двигуна по відношенню до ЕДС генератора, так як обидва явища проходять одночасно, то виявити поведінку приводу можливо тільки при дослідженні електромеханічних перехідних процесів в системі Г-Д, враховуючи обидва різновиди інерції.

При прийнятому припущенні, що напруга генератора пропорційна струмові збудження і дорівнює:

, (7.5)

його похідна по часу

(7.6)

В рівняннях (7.5) і (7.6) знаходимо значення із , diз/dt і підставляємо їх в (7.2), отримуємо рівняння, яке описує поведінку генератора.

 (7.7)

В системі Г-Д звичайно нехтують індуктивністю якірних ланцюгів генератора і двигуна, величина яких мала, в порівнянні з індуктивністю обмотки збудження генератора. Тоді рівняння двигуна постійного струму незалежного збудження буде мати вигляд:

. (7.8)

Знайдемо із цього рівняння напругу на якорі:

і його похідну по часу

.

Підставивши їх в рівняння (7.7) отримаємо диференційне рівняння усієї системи:

 (7.9)

Його характеристичне рівняння

має корені

тобто незалежно від співвідношення  сталих часу Тз і Тм, значення р1 і р2 завжди будуть дійсні і від’ємні. Виявляється, що перехідний процес в системі Г-Д має аперіодичний характер.

Часткове рішення рівняння (7.9) має вигляд , а нове рішення

. (7.10)

Враховуючи, що в загальному випадку початкові умови при

диференціюючи (7.10) і підставивши початкові умови маємо

звідси

(7.11)

Закони зміни струму в ланцюгові якоря

(7.12)

де -жорсткість характеристики (тобто

Отримані рівняння дозволяють аналізувати поведінку системи Г-Д в будь-якому режимі роботи. Для цього необхідно тільки враховувати відповідні значення початкових умов, що веде до зміни величин довільних сталих С1 і С2.

При пуску двигуна, що здійснюється в системі Г-Д за допомогою подачі напруги на обмотку збудження генератора, початкові значення швидкості .

Розгін двигуна починається тільки після підвищення струму якоря до значення, більшого Ic, відповідного струму при статичному моменті, тобто Iпоч=Ic, до цього часу двигун нерухомий і його ЕРС ЕД=0.

Закон зміни Iя в цьому випадку:

. (7.12)

Приймаючи час зміни струму якоря від 0 до Ic рівним to, можливо записати що

звідки

(7.13)

Подальший процес описується рівняннями (7.10) і (7.12) при початкових значеннях

Для цього випадку:

(7.14)

 (7.15)

Зміна швидкості і струму проходить за аперіодичним законом. Максимальна величина струму знаходиться за рівнянням (7.15)

(7.16)

Час tм, при якому струм якоря досягає максимальної величини Iяmax:

(7.17)

При запускові двигуна вхолосту, його розгін починається відразу після появи струму в ланцюгові якоря і відбувається по законах, описаних рівняннями (7.10) і (7.12). При цьому початкові умови процесу: , а кінцеві умови  і , тоді:

(7.18)

(7.19)

тобто довгочасний перехід процесу і його характер (крива 1) мало чим відрізняються від запуску під навантаженням (рис. 7.1 крива 2).

Рисунок 7.1 Криві перехідних процесів при пуску в системі Г-Д

Максимальний потік струму якоря.

(7.20)

У цьому випадку зменшується приблизно на величину статичного струму Ic..

При запускові двигуна в системі Г-Д використовують два способи:

  1.  гальмування гасінням поля генератора, коли обмотку збудження генератора відключають від джерела струму і замикають на опір Rp  (рис. 7.2.а).

У цьому випадку наявність напруги генератора може визвати обертання якоря двигуна з невеликою швидкістю, яке називається “самоходом”, а при загальному двигуні - створює значний струм в якірному ланцюгу.

Рисунок 7.2 Схеми погашення поля генератора

Характер зміни швидкості обертання  і струму якоря Iя може бути знайдений за допомогою рівнянь (7.10) і (7.12), якщо врахувати, що при закорочуванні обмотки накоротко , а початкові значення струму і швидкості рівні Ic і c. Нехтуючи залишковим намагнічуванням генератора, вважаємо, що перехідний процес закінчився при =-c і Iя=Iс (рис. 7.3). Для цього випадку сталі інтегрування мають вигляд:

(7.21)

(7.22)

Із кривих (рис. 7.3), побудованих для цього режиму, бачимо, що в момент часу t1, струми в ланцюгові якоря стають від’ємними. Отже, двигун переходить в генераторний режим. При реактивному статичному моменті процес закінчується при t=t2, коли швидкість обертання буде  рівною нулю, а при активному статичному моменті  двигун переходить в режим динамічного гальмування. Так як якір починає обертатися в протилежному напрямку, то знак його ЕРС і струму змінюється. При швидкості c=-IcRc/CД гальмівний момент двигуна стає рівним статичному і здійснюється рух із сталою швидкістю;

Рис. 7.3 Перехідний процесс при

гальмуванні системи Г-Д зменшенням поля:

1 - реактивне навантаження;

2 - акивне навантаження

  1.  гальмування самогасінням поля генератора, при якому обмотка збудження генератора відмикається від джерела напруги і вмикається на контактах якоря генератора із зворотньою полярністю (рис. 7.2.б).

У випадку гальмування двигуна самогасінням поля після ввімкнення обмотки збудження, на клемах генератора напруги Uз=-UГ=-EГ+iяRГ. Підставивши значення EГ=CД-Iя(RГ+Rя) і нехтуючи падінням напруги в двигуні, визначимо Uз=CД. Замінивши в (7.9) Uз знайденим рівнянням, запишемо рівняння перехідного процесу, позначивши CГ=CГ/RГ,

(7.23)

Рішення цього рівняння і отриманого на його основі рівняння струму зображено на рис. 7.4. Як бачимо, перехідний процес протікає аналогічно самогасінню поля. Однак, гальмування проходить більш швидко і кінцева швидкість c зменшується, максимальний струм при цьому виходить більш значним і підвищується, якщо використати реверсивні двигуни із зміною полярності напруги на обмотці збудження (рис. 7.5). Тому для обмеження кидків струму використовують спеціальні  схеми управління системою Г-Д.

Рисунок 7.4 Перехідний процес при гальмуванні системи Г-Д з самопогашенням поля

Рисунок 7.5 Перехідний процес при реверсі системи Г-Д

7.2 МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Схема стенда (рис. 7.6) зображена двома агрегатами, які складаються: один - з асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором (привідного) й двигуна постійного струму (генератора) з жорстким з’єднанням валів, і другий – з двох машинами постійного струму з жорстким з’єднанням валів. Одна з них є досліджуваним двигуном (Д), інша — навантажувальною машиною (НМ). Для вимірювання швидкості спарених машин використовуються тахогенератори. Автоматом АВ1 постачається живлення на лабораторний стенд.

Вмикання чи вимикання привідного двигуна здійснюється пускачем Л1 за допомогою кнопок “Пуск — АД — Стоп”.

НМ запускається послідовним вмиканням автомата АВ2 і пускача Л2 за допомогою кнопок “Пуск — НМ — Стоп”.

Рисунок 7.6 Принципова електрична схема стенда

Управління струмом збудження електричних машин (генератора, двигуна і навантажувальної машини) здійснюється регуляторами РВГ, РВД, РВНМ.

Перемикачем УП4 змінюють напрямок струму збудження у колі обмотки збудження генератора, а отже і полярність напруги на затискачах якоря двигуна. Автоматом АВ4 замикається коло системи Г — Д.

Вольтметром V1, при розімкнутому АВ4, вимірюється ЕРС генератора і двигуна, шляхом відповідного перемикання тумблера: .

Пускач Л2 підключає якір НМ до мережі, забезпечуючи активний момент на валу двигуна. Для створення реактивного моменту НМ вимикається із мережі кнопкою Л2 — “Стоп” і переводиться у режим динамічного гальмування за допомогою вимикача АВ3.

Величина регулювального опору якірного кола НМ змінюється

універсальним перемикачем УП2

7.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Ознайомитись з лабораторним стендом, схемою, призначенням приводів і апаратів управління, вибором режиму роботи електропривода системи Г-Д.

2. За допомогою реєструвального прибору отримати залежність n(t), iя(t), iя(t)r(t) в режимах пуску, реверса і гальмування для таких випадків:

2.1 Робота двигуна вхолосту.

2.2 Робота двигуна з активним моментом на валу.

2.3 Робота двигуна з реактивним моментом на валу.

2.4 Дані замірів занести в таблицю 7.1.

Таблиця 7.1

Встановлене значення

Тривалість перехідного процесу

пуску

реверсу

гальмування

iзг, А

Еr, В

iяк г-д, А

nд,об/хв

3. По знятим залежностям п.2 побудувати динамічні  характеристики =f(Iя); Er=f(Iз).

4. Відмітити на графіку iзг=f(t)  значення Iзг=0.95 Iзу і опустити перпендикуляр на вісь абсцис, яка являє собою вісь часу. Відрізок на осі обертання від початку перехідного процесу до основи перпендикуляра відповідає довжині перехідного процесу. Знайти довжину перехідного процесу для трьох  режимів кожної знятої осцилограми. Враховуючи при цьому, що при реверсові Iзу-Iзу (де Iзу- стале збудження струму збудження при пускові, Iзу-стале значення струму при реверсі), а при гальмуванні Iзу=0.

5. Використовуючи зняті осцилограми побудувати динамічні характеристики n =f(Iя).

6. По формулам (7.10) і (7.12) розрахувати і побудувати криві Iя(t) і обертів двигуна n(t) для вказаних  викладачем режимів. Розраховані криві сполучити в одній системі координат з експериментальними.

7. Оцінити розраховані і експериментальні значення часу перехідного процесу. Вказати часові інтервали, де спостерігається максимальне відхилення експериментальної кривої від аналітичної. Пояснити відмінність графіків, знятих експериментально, і побудувати теоретично.

8. Порівняти розрахункові і експериментальні графіки перехідного процессу, зробити висновки.

7.4  ЗМІСТ  ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета роботи.

3. Схема установки.

4. Осцилограми n(t), Iзг(t), Er(t).

5. Таблиця 7.1.

6. Динамічні характеристики (Iя).

7. Криві Iя(t) і n(t) розрахувати теоретично.

8. Висновки щодо роботи.


КОНТРОЛЬНІ  ЗАПИТАННЯ

1. У якій послідовності проходить запуск системи Г-Д?

2. Чому не рекомендують запускати  двигун в системі Г-Д при послабленому потоці двигуна?

3. Чим визначається величина “зони запізнення” при запускові двигуна в системі Г-Д?

4. Накресліть графік перехідного процесу запуску і реверса системи при дії активного моменту опору на валу двигуна.

5. Яким способом можливо покращити перехідні процеси в системі Г-Д?

6. Чи залежить час настання максимуму струму в якірному ланцюгові від величини поданої на якір напруги при запускові двигуна вхолосту з навантаженням?


Лабораторна
  робота 8

ДОСЛІДЖЕННЯ  ХАРАКТЕРИСТИК  ДВОДВИГУННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ  З  МЕХАНІЧНИМ  З’ЄДНАННЯМ ВАЛІВ

МЕТА  РОБОТИ

Дослідити роботу дводвигунного електроприводу з механічним з’єднанням валів та побудувати статичні характеристики електроприводу.

8.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

При механічному з'єднанні валів двох двигунів в режимі статики кутова швидкість їх буде однакова, а результуючий момент, що розвивається електроприводом, рівний:

 (8.1)

 (8.2)

де — модулі жорсткості механічних характеристик і відповідно кутові швидкості холостого ходу кожного двигуна.

З (8.2) знаходимо рівняння механічної характеристики дводвигунного електроприводу:

(8.3)

На рис. 8.1 тонкою лінією показана механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження. Кожний з двох взаємозв'язаних двигунів має таку характеристику . Результуюча характеристика приводу  показана потовщеною лінією 1.

Так як а , то (8.3) має вигляд:

(8.4)

Як випливає з (8.4), результуюча характеристика приводу проходить через точку , жорсткість результуючої характеристики рівна сумі жорсткостей окремих двигунів.

Рисунок 8.1 Механічні характеристики дводвигунного привода постійного струму

Рисунок 8.2 Механічні характеристики дводвигунного привода при вентиляторному навантаженні

На рис. 8.1 показано, що момент навантаження М=Мс рівномірно розподіляється між обома двигунами і вони виявляються однаково завантаженими.

Взаємозв'язаний привід може бути як нерегульованим, так і регульованим. Наприклад, якщо два двигуна постійного струму з незалежним збудженням включені паралельно і необхідно регулювати швидкість приводу то це можна здійснити зміною напруги, що підводиться, або іншим відомим способом. При зниженій напрузі результуюча механічна характеристика приводу 2 паралельна характеристиці 1 (рис. 8.1). При зниженій кутовій швидкості і однакових параметрах приводу розподіл навантаження буде також рівномірним.

У разі регулювання кутової швидкості при вентиляторному законі зміни навантаження (рис. 8.2) і зниженні кутової швидкості до певного значення працюють обидва двигуни. Потім один з двигунів відключається, і навантаження долається тільки іншим двигуном. Жорсткість характеристики одного двигуна менша жорсткості результуючої характеристики.

Механічні характеристики згаданих двигунів можуть мати різну жорсткість через різні опори ланцюгів якорів або унаслідок неоднакових струмів збудження; тоді при спільній роботі двигунів розподіл навантаження між ними неоднаковий. Характеристики окремих двигунів при різних опорах ланцюгів якорів і результуюча характеристика дані на рис. 8.3.

У відповідності з (8.2) можна знайти розподіл навантаження М=Мс. між двигунами:

 (8.5)

де.

Рисунок 8.3 Механічні характеристики дводвигунного приводу при різних опорах якірних ланцюгів двигунів постійного струму незалежного збудження

Рисунок 8.4 Механічні характеристики дводвигунного приводу при різних струмах збудження двигунів постійного струму незалежного збудження

Механічні характеристики двох двигунів постійного струму незалежного збудження при різних струмах збудження показані на рис. 8.4. Розподіл навантаження між двигунами в даному випадку

(8.6)

З (8.6) випливає, що двигун, який має меншу швидкість ідеального холостого ходу, може розвивати момент в генеральному режимі паралельно з мережею, хоча привід працює в руховому режимі, при цьому виявляється, що інший двигун долає не тільки момент опору, але і гальмівний момент двигуна, який працює в генеральному режимі (рис.8.4).

8.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Машинний агрегат лабораторного стенду містить два жорстко з'єднаних двигуни постійного струму незалежного збудження. Один з них є досліджуваним двигуном (Д), інший - навантажувальною машиною (НМ). Двигуни мають однакові номінальні параметри, тому за призначенням вони взаємозамінні. На передній панелі стенда встановлено вимірювальні прилади, ручки й кнопки управління двигунами, мнемонічна електрична схема (рис. 2.2).

Автоматичним вимикачем АВ1 подається живлення на лабораторний стенд та обмотку збудження двигуна, автоматом АВ2 на обмотку збудження навантажувальної машини.

Кнопками управління контакторів Л1 або Л2, ЛЗ або Л4 подається напруга до якірного кола відповідно двигуна чи навантажувальної машини.

При розімкнутих контакторах Л1 та Л2 досліджуваний двигун можна перевести у режим динамічного гальмування за допомогою автоматичного вимикача АВЗ або універсального перемикача УП1. Навантажувальна машина при розімкнутих контакторах ЛЗ та Л4 переводиться у режим динамічного гальмування замиканням АВ4.

У якірних колах машин встановлено пускові резистори RД й Rнм, кожен з яких складається з чотирьох секцій. Секції шунтуються перемикачами (типу УП): секції резистора RД перемикачем УП2, аналогічно секції резистора Rнм перемикачем УПЗ.

Шунтування обмотки якоря двигуна здійснюється перемикачем УПІ. Струм в обмотці збудження двигуна та струм в обмотці збудження навантажувальної машини регулюються резисторами в чотири ступені за допомогою тумблерів з надписами відповідно: РЗД регулювання струму в обмотці збудження двигуна; РЗНМ регулювання струму в обмотці збудження навантажувальної машини.

Вольтметрами V1 та V2 за допомогою тумблерів можна вимірити напругу джерела живлення і напругу якірного кола. Напруга живлення досліджуваного двигуна може бути обраною 127 В або 220 В за допомогою перемикача УП4, рукоятка якого встановлюється відповідно в позицію “” й “”.

Рисунок 8.5 Мнемонічна електрична схема лабораторної установки

УВАГА!

Переконайтеся , що:

АВ 1 — АВ4 вимкнуті;

УПІ УПЗ у крайній лівій позиції;

РВД, РВНМ увімкнуті праворуч;

УП4 — "робочий 127 В";

“Uпит.д/Uяк.ц.д” і “ Uпит.нм/Uяк.ц.д ” – у положенніUпит. ”.

8.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитись з лабораторним стендом.

2. Отримати експериментальні дані для побудови статичних характеристики дводвигунного електроприводу з механічним з'єднанням валів при різних режимах роботи двигунів:

а) отримати дані для побудови статичної характеристики двигуна Д (двигунний режим роботи, без введення додаткових опорів);

б) отримати дані для побудови статичної характеристики двигуна НМ (двигунний режим роботи, введений додатковий опір R1 або R2);

в) отримати дані для побудови статичної характеристики дводвигунного електроприводу з механічним з'єднанням валів (двигуни Д і НМ працюють в режимах зазначених п.п. а) та б) відповідно);

г) отримати дані для побудови статичної характеристики двигуна НМ (гальмівний режим роботи (динамічне гальмування), введений додатковий опір R4);

д) отримати дані для побудови статичної характеристики дводвигунного електроприводу з механічним з'єднанням валів (двигуни Д і НМ працюють в режимах зазначених п.п. а) та г) відповідно).

3. Дані експериментів та розрахунків занести до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 Дані експериментів та розрахунків

Режим роботи

Дані експериментів

Дані розрахунків

А1,

А

А2,

А

V1,

В

n,

об/хв

V2,

В

А3,

А

А4,

А

,

с-1

kФд,

Вб

kФнм,

Вб

Мд,

Нм

Мнм,

Нм

4. Побудувати характеристики , .

8.3 ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Титульний аркуш.

2. Назва і мета лабораторної роботи.

3. Схема лабораторної установки.

4. Таблиця 8.1.

5. Графіки залежностей , для всіх вище вказаних режимів.

6. Висновки щодо роботи.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. У якій послідовності виконується пуск лабораторного стенда?

2. Наведіть та поясніть механічні характеристики дводвигунного привода при вентиляторному навантаженні.

3. Як пройдуть механічні характеристики дводвигунного приводу при різних опорах якірних ланцюгів двигунів постійного струму незалежного збудження?

4. Чим визначається жорсткість механічної характеристики?

5. Наведіть та поясніть механічні характеристики дводвигунного приводу при різних струмах збудження двигунів постійного струму незалежного збудження.

ЛАБОРАТОРНА  РОБОТА  №9

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОПРИВОДУ СИСТЕМИ ГЕНЕРАТОР-ДВИГУН ЗІ ЗВОРОТНІМИ ЗВ’ЯКАМИ

МЕТА  РОБОТИ

Дослілити роботу електроприводу системи генератор-двигун зі зворотніми зв’яками, які застосовуються в досліджуваному електроприводі. Зняти дані та побудувати статичні характеристики електроприводу.

9.1  КОРОТКІ  ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

В замкнутій системі із загальним суматором регулювання координат здійсяюється шляхом подачі відповідної кількості сигналів зворотних зв'язків на вхід одного, загального для всіх, підсилювача. Структурна схема системи електроприводу із загальним суматором і зворотними звязками по струму якірного кода та швидкості наведені на рис. 9.1.

Рисунок 9.1 Структурна схема системи ЕП з загальним суматором

Для аналізу поведінки системи ЕП із загальним суматором розглянемо її передаточні функції щодо впливу управління і збурення.

Розімкнена передаточна функція щодо впливу управління:

Розімкнена передвгочна функція щодо впливу збурення:

Ці передаточі функції описують поведінку системи як у статичному, так і в динамічному режимах.

В статичному режимах :

Вираз для статичної характеристики розімкненої системи :

Статизм розімкненої системи дорівнює:

Статизм розімкненої системи практично завжди незадовільний. Для того, щоб вирішити проблему зниження статизму, існують два шляхи:

  1.  замикання системи відхилення регульованої координати (введення від’ємного зворотнього зв’язку (В.3.3.) за швидкістю);
  2.  компенсація збурюючого впливу (введення додатнього зворотнього зв’язку за струмом).

Розглянемо, як впливає введення зворотнього зв’язку на статичну характеристику приводу. Як приклад, візьмемо від’ємний зворотний зв’язок за швидкістю.

Із врахуванням наявності зворотнього зв’язку предаточної функції щодо впливу управління і збурення матимуть вигляд:

;

.

Тобто, при введенні зворотного зв'язку за швидкістю при одному і тому самому завданні  (швидкість ідеального холостого ходу) зменшується в  разів, але й  також зменшується в  разів.

Статизм замкненої системи:

Аналогічно аналізується поведінка системи при введенні від'ємного або додатного зворотних зв'язків за струмом, за напругою або прв комбінованих зворотних звязках за швидкістю та струмом.

Дослідження замкнутої системи з підсилювачем, що складає, проводяться на лабораторному стенді "Система Г-Д". Схема стенду наведена на рис. 9.2.

Рисунок 9.2 Схема лабораторної установки

9.2  МЕТОДИЧНІ  ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

Принципова схема стенда (рис. 9.2) зображена двома агрегатами, що складаються з асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором (гонного) і машини постійного струму (генератора) із жорстким з'єднанням валів та двома машинами постійного струму з жорстким з'єднанням валів; одна з них є досліджуваним двигуном (Д), інша – навантажувальною машиною (НМ). Автоматичним вимикачем АВ1 подається живлення на лабораторний стенд.

Вмикання (вимикання) гонного двигуна  здійснюється пускачем Л1 за допомогою кнопок ''Пуск-АД'' (''Стоп-АД''). Навантажувальна машина запускається послідовним  увімкненням автомата АВ2 і пускача Л2 за допомогою кнопок ''Пуск-НМ-Стоп''. Керуванням струмом збудження електричних машин (генератора, двигуна і навантажувальної машини) здійснюється регуляторами РЗГ, РЗД і РЗНМ. Перемикачем УП4 змінюють напрямок струму збудження в ланцюзі обмотки збудження генератора, а отже, і полярність напруги на затисках якоря двигуна. Автоматом АВ4 замикається якірний ланцюг системи Г-Д. Вольтметром V1 при розімкнутому  АВ4 виміряється е.р.с. генератора чи двигуна ( залежно від положення тумблера Т1). Пускач JI2 підключає якір НМ до мережі, забезпечуючи активний момент навантаження на валу двигуна (НМ працює в режимі гальмування противмиканням). Для створення реактивного моменту на валу двигуна НМ відключається від мережі кнопкою ''НМ-Стоп'' і переводиться в режим динамічного гальмування за допомогою автоматичного вимикача АВ3. Величина регулювального опору  якірного ланцюга НМ змінюється універсальним перемикачем УП2.

9.3  ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1.Ознайомитися з лабораторним стендом роботи.

2. Вивчити структуру замкнутої системи із загальним суматором

3. Отримати експериментальні дані для побудови характеристик ,  двигуна Д в системі з різними зворотними зв’язками:

а) без зворотних зв’язків;

б) з В.З.З. за швидкістю та Д.З.З. за струмом;

в) з додатним зворотним зв’язком (Д 3.3.) за струмом;

г) з В.З.З. за струмом.

4. Дані експериментів та розрахунків занести до таблиці 9.1.

Таблиця 9.1 Дані експериментів та розрахунків

Режими роботи

Дослідні дані

Розраховані дані

Ізг,

А

Rнм

Іозд,

А

Іознм,

А

n,

об/хв

Іяд,

А

Іянм,

А

Uя,

В

ω,

с-1

kФд,

Вб

kФнм,

Вб

Мд,

Нм

Мнм,

Нм

4. Побудувати отримані характеристики ,  в одній системі координат.

9.4  ЗМІСТ  ЗВІТУ

  1.  Титульний аркуш.
  2.  Найменування і мета лабораторної роботи.
  3.  Структурна схема замкнутої системи ЕП із загальним суматором.
  4.  Графіки залежностей , для всіх вище вказаних режимів зворотніх звязків.
  5.  Висновки по роботі.

КОНТРОЛЬНІ  ЗАПИТАННЯ

  1.  У чому полягає принцип регулювання координат ЕП у системі із загальним суматором?
  2.  Як впливає на характеристики двигуна введення від’ємного зворотнього зв’язку за швидкістю?
  3.  Як впливає на характеристики двигуна введення від’ємного та додатнього зворотних зв’язків за струмом?
  4.  Як зміняться характеристики ЕП при збільшенні (зменшенні) коефіцієнтів передачі датчиків струму та швидкості?
  5.  Як побудувати систему стабілізації швидкості двигуна постійного струму?
  6.  Яким чином можна зменшити перерегулювання струму двигуна в динамічних режимах роботи?


ДОДАТОК  А

Рисунок А1 Криві намагнічування машин постійного струму серії П

(П12, П31, П32)


ДОДАТОК  Б

Таблиця Б.1 Технічні дані асинхронних двигунів, застосованих у стендах

Тип

Номінальна потужність

При нормальній потужності

  1.  Мmax,

Нм

J,

кг·м2

кВт

при ПВ,

%

U, В

I, А

з’єднання

обмоток

n,

об/хв

cos

КПД,

%

СТ.

Р.

СТ.

Р.

4АХ90Д4У3

2,2

100

380

-

4,9

-

Y

1420

0,83

80

-

2,2

2

6

0,0056

MFT012-6

2,2

40

220/380

144

12.6/7.3

11.3



890

0,68

64

57

-

-

-

0,0282

АОС31-4

0,6

0,65

0,7

0,75

0,75

100

60

40

25

15

220/380

220/380

220/380

220/380

220/380

-

-

-

-

-

3,0/1,7

3,2/1,8

3,5/2,0

1,3/2,5

1,3/2,5











1330

0,79

67

-

2,3

2,3

5

0,004

Таблиця Б.2 Технічні дані двигунів постійного струму, застосованих у стендах

Тип

Номінальні дані

Дані обмоток

J,

кг·м2

Р,

кВт

U,

B

I,

A

n,

об/хв.

ККД,

%

якоря

додаткових полюсів

паралельної

послідовної

загальна кількість

витків

R,

Ом

кількість

витків

на полюсах

R,

Ом

кількість

витків

на полюсах

R,

Ом

кількість

витків

на полюсах

R,

Ом

П-12

0,45

220

2,88

1500

1652

17,6

595

5

4000

670

60

0,88

0,00375

П-31М

2,2

220

8,07

1500

79

756

1,9

270

0,45

4600

329

35

0,201

0,02125

П-32М

2,2

220

12,2

1500

83,5

468

0,935

170

0,27

3600

358

20

0,092

0,02625

ДОДАТОК  В

Таблиця В1 Технічні дані тахогенератора постійного струму, використаного у стендах № 1 - 4

Тип тахогене-

ратора

Номінальні параметри

RНАВ ,

LЯ,

Гн

R В,

U/n,

мВ/(об/хв)

J,

Гсм2

U,

в

n,

об/хв

IЯ ,

А

Р,

Вт

UЯ  ,

В

ТМГ- ЗО

230

4000

0.13

20

110

269

5

730

57.3

195

Таблиця В2 Значення опорів блоків резисторів, використаних у стендах

Позначення

Величини опорів, 0м

Примітка

1

2

3

4

R у колі ф. р.АД2

3

6

21

70.4*

стенд 4

RШ , як. к. Д

44

29

стенд 4

RД, як. Д

7

13

23

41.5

стенд 4

RНМ , як. к. НМ

6

12

20

30

стенд 4

RОВД

501

361

224

114

стенд 4

RОВНМ

505

297

168

80

стенд 4

RШ

13

35

58

стенд 5


ДОДАТОК  Г

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ  ВИЗНАЧЕННЯ  КОНСТРУКТИВНОЇ  СТАЛОЇ ДВИГУНА  ПОСТІЙНОГО  СТРУМУ  (Сд)

Кінцевою задачею дослідження властивостей двигуна змінного струму є побудова його механічної характеристики: =(М). У лабораторії автоматизованого електроприводу використовується непрямий метод для визначення моменту на валу досліджуваних асинхронних двигунів: припускається, що момент, розвинутий досліджуваним двигуном змінного струму, приблизно дорівнює моменту двигуна постійного струму, розміщеного на одному валу з досліджуваним двигуном. Останній визначається за формулою:

МАД ДПС = ЯК.Г-Д ·сдпс, (Г1)

де ЯК.Г-Д струм якірного кола системи Г Д (оскільки двигун постійного струму електрично з'єднується з іншим двигуном постійного струму, створюючи систему "генератор двигун").

Рівняння електромеханічної характеристики для двигуна, який працює у системі Г Д:

, (Г2)

Звідси,

сДПС Г / 0 дпс, (Г3)

де w0дпс швидкість ідеального холостого ходу. Приймаючи, що швидкості ідеального та реального холостого ходу рівні, w0 - можемо визначити за тахометром, коли, згідно з показаннями амперметра, струм Iяк.г-д =0.

Одночасно зафіксувати за приладами струм в обмотці збудження Iзг, який відповідає значенню w0.

Окремо, знімається залежність ЕГ =f (Iвг)* та заповнюється таблиця Г1.

Таблиця Г1

w0,

1/c

……………………

Iзг,

А

……………………

Ег,

В

……………………

За даними таблиці вираховується значення сдпс за допомогою формули (Г3).

*При визначенні сд належить пам'ятати, що позначення на мнемосхемах обох двигунів постійного струму як "Г" та "Д" є умовним, а тому під ЕГ у даному випадку мають на увазі машину, яка виконує цю роль відносно двигуна, величина якого підлягає визначенню.


ДОДАТОК  Д

Зразок титульного аркуша

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ І СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ

КАФЕДРА  САУЕ

ЗВІТ

ДО  ЛАБОРАТОРНОЇ  РОБОТИ  №

З КУРСУ «ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЕМА:

«Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик машинновентильного каскаду сталого моменту»

Виконав:                 студент групи _______

П.І.Б.

Прийняв:         (посада)

П.І.Б.

КРЕМЕНЧУК  2010

ЗМІСТ

Лабораторна робота №1

Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик машинновентильного каскаду сталого моменту.……………………………….…3

Лабораторна робота №2

Дослідження механічних характеристик двигуна постійного струму

в системі КВ – Д………………………………………………………….……….7

Лабораторна робота №3

Дослідження енергетичних характеристик двигуна постійного струму

в системі КВ – Д …………………………………………………………………...14

Лабораторна робота №4

Дослідження характеристик асинхронного двигуна з фазовим

керуванням у колі статора…………………………………………………..…..…21

Лабораторна робота №5

Дослідження перехідних процесів в асинхронному електроприводі………..….31

Лабораторна робота №6

Конденсаторне гальмування асинхронного двигуна з КЗ ротором……………..42

Лабораторна робота №7

Дослідження перехідних процесів в системі Г-Д…….…………………………..47

Лабораторна робота №8

Дослідження характеристик дводвигунного електроприводу з механічним з’днанням валів..........................................................................................................60

Лабораторна робота №9

Дослідження характеристик електроприводу системи генератор-двигун зі зворотніми зв’яками..................................................................................................68

Додатки………………………………………………………………………...…....74


Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Теорiя електропривода» (частина IІ)  для студентiв денної та заочної форм навчання за напрямами: 6.050702 – «Електромеханіка» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології» (у тому числі скорочений термін навчання)  (перевидання)

Укладачі: старш. викл. Зубова О.І.,

асист. А.М. Артеменко

Відповідальний за випуск зав. кафедри САУЕ Д.Й. Родькін

Підп. до др. ____________. Формат 6084 1/16 Папір тип. Друк ризографія

Ум. друк. акр. __________. Наклад_____прим. Зам № _____. Безкоштовно

Видавничий відділ КДУ імені Михайла Остроградського

39614, м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49370. Расчет шума при зондовой микроскопии 698.72 KB
  Некоторые виды шума неустранимы принципиальнонапример флуктуации измеряемой величины и с ними надо бороться только методами усреднения сигнала и сужения полосы. Другие виды шума например помехи на радиочастоте и “петли заземления†можно уменьшить или исключить с помощью разных приемов включая фильтрацию а также тщательное продумывание расположения проводов и элементов схем или другими методами. Джонсон впервые экспериментально установил закономерности этого вида шума в Bell Lbs. Реактивные цепи не имеют теплового шума.
49372. Амортизатор роликовый 3.07 MB
  Поэтому такой способ был выбран для изготовления корпуса которое происходит в следующей последовательности: Вначале строятся пять параллелепипедов со следующим взаимным расположением рис. 1 затем четыре из них расположенные по бокам вычитаются из самого большого получается такая фигура рис. 2 Далее следует наклонить две боковые грани фигуры для чего из неё вычитаются два клина расположенные как показано на рис. Этого можно добиться вычтя из детали фигуру сложной формы рис.
49373. Проектирование усилителя мощности звуковой частоты 208 KB
  Содержание Техническое задание Расчет структурной схемы: выбор транзистора для оконечного каскада. выбор транзистора для предоконечного каскада. расчет входных и выходных электрических показателей предоконечного каскада выбор транзистора для первого входного каскада расчет входных параметров первого каскада распределение частотных и нелинейных искажений в цепях усилителя структурная схема...
49374. Анализ линейной динамической цепи 2.77 MB
  В данной работе я провожу исследование и анализ линейной динамической цепи. По имеющимся данным, составляется схема линейной реактивной цепи, нагруженной на резистор и питаемой от источника ЭДС.