Рисунок 1.2

 

 На панель выведены обмотки якоря, компенсационная обмотка КО, две одинаковые обмотки управления ОУI и ОУII с числом витков 675, сопротивлением 184 Ом, номинальным током возбуждения 240 мА;

- испытуемый двигатель постоянного тока – нагрузочная машина постоянного тока с паспортными данными.

           Двигатель Д типа П-IIМ – Р_Н=660 Вт; U_Н =II0 В; n_Н =3000 об/мин; R_Я =3,5 Ом; кФ=0,053 В.с.;

           Нагрузочная машина НМ типа П-12- P_Н=1кВт; U_Н=110 В; n_Н=3000 об/мин; I_Н=5,69 А.

На валу агрегата установлен тахогенератор ТГ для осуществления отрицательной жесткой обратной связи по скорости вращения вала двигателя  Для изменения величины обратной связи на панели установлен потенциометр «ПОС».

Обмотки возбуждения электрических машин: задающая ЭМУ /ОУI/ нагрузочной машины НМ и двигатель Д питаются от сети через РНО-1,2,3 и выпрямители. Все РНО подключаются к сети автоматом АI, одновременно с двигателем АД.

Для изменения нагрузки на испытуемом двигателе Д на его валу установлена нагрузочная машина НМ, якорь которой при помощи переключателя «П» подключается к переменному нагрузочному сопротивлению R_H. Величину нагрузки можно изменить ступенчато или плавно изменением тока возбуждения НМ при помощи РНО-2.

Переключателем «П» нагрузочное сопротивление  можно подключать к якорю ЭМУ.

Контроль за изменением нагрузки осуществляется по амперметрам, включенным в цепь якорей ЭМУ-Д и НМ.

 

1.4 Программа выполнения работы

 

1.4.1 Ознакомиться с электрическими машинами, аппаратами и приборами, установленными на стенде.

1.4.2      Ознакомиться с принципиальной схемой стенда.

1.4.3 Провести опыт холостого хода ЭМУ.

1.4.4 Провести опыт для построения внешней характеристики ЭМУ для различной степени компенсации.

1.4.5      Исследовать разомкнутую систему регулирования скорости ИД.

1.4.6      Исследовать замкнутую систему регулирования скорости ИД.

Сравнить опытные и расчетные данные и сделать выводы.

 

         1.5 Методические указания

 

        Для подготовки стенда к  работе необходимо:

1.5.1 Собрать электрическую схему питания задающей обмотки.

 

mA

V

OУ1

U3

 

 

 

 

 

 

 

  1.5.2 Проверить работу схемы, для чего:

а) установить РНО – 1,2,3 в нулевое положение;

б) разомкнуть выключатели 1 и 2 в цепях якорной НМ и ЭМУ-Д;

в)  включив автомат А1, подать питание на статор АД и РНО –1;

      г) проверить работу ЭМУ на холостом ходу, увеличивая возбуждение обмотки ОУI при помощи РНО–1. Проверить правильность включения обмотки возбуждения и приборов. При необходимости отключить АI и произвести соответствующие изменения в схеме.

      1.5.3 Для проведения опыта холостого хода  возбуждать ЭМУ следует до 150В. Изменять ток возбуждения плавно от 0 до значения, соответствующего 150 В и обратно до 0. Данные опыта (i_ОУ, Е_ЭМУ )занести в таблицу  и построить характеристику холостого хода ЭМУ.

      1.5.4 Для получения внешней характеристики ЭМУ при различной степени компенсации по заданию преподавателя установить определенное напряжение холостого хода ЭМУ, при котором будут производиться все дальнейшие опыты. Установить рукоятку  R_Ш   в любое крайнее положение.

Для производства опыта переключателем «П» подключить сопротивление нагрузки R_Н к якорю ЭМУ и для данной степени компенсации изменять ступенчато сопротивление R_H. Данные опыта (U_ЭМУ, I_Н) занести в таблицу.

Аналогичные опыты следует провести для другого крайнего положения рукоятки R_Ш и построить вторую внешнюю характеристику. Третью характеристику следует построить для полной компенсации ЭМУ.

Для дальнейших опытов по указанию преподавателей следует построить ЭМУ на недокомпенсированный режим.

          1.5.5 Подготовить стенд для исследования разомкнутой системы регулирования.

а) Установить рукоятку РНО – 1 в нулевое положение;

б) При помощи РНО – 3 установить ток возбуждения двигателя 0,6А;

в) Установить переключатель «П» в нулевое положение;

г)  Замкнуть выключатели В1 и В2;

д) Плавно увеличивая ток возбуждения ЭМУ, запустить двигатель Д (установить напряжение, заданное преподавателем в п. 1.4.4)

Для производства опыта следует изменять нагрузку на двигатель, переключив «П» сопротивление нагрузки R_Н на якорь нагрузочной машины. Изменение тока нагрузки можно производить ступенчато и плавно от значения тока холостого хода до 10А. Данные опыта (I_Д, n_Д)занести в таблицу.   Построить скоростную характеристику разомкнутой системы. Для дальнейшего использования характеристику следует спрямить. Определить статический перепад скорости    как разность скоростей    и скорости при номинальном токе нагрузки двигателя I_H=8,2А.

По уравнению скоростной характеристики разомкнутой системы

 

                                       (1.3)

 

для заданного напряжения рассчитать 4-5 точек и построить расчетную скоростную характеристику. Определить расчетный статический перепад скоростей                                        

         Произведя сравнение статических перепадов скорости, следует сделать выводы.

Для исследования замкнутой системы регулирования следует собрать схему питания обмотки жесткой отрицательной обратной связи по скорости (использовать обмотку ОУ II).

mA

V

OУ2

ПОС

 

 

 

 

 

По указанию преподавателя установить рукоятку «ПОС» в положение, определяющее коэффициент передачи тахогенератора. При пуске двигателя необходимо проверить правильность подключения обмотки ОУII и приборов, (необходимо, чтобы при помощи обмотки осуществлялась отрицательная обратная связь по скорости).

Для снятия скоростной характеристики замкнутой системы следует руководствоваться указаниями, изложенными в п.1.4.5. После построения скоростной характеристики ее следует спрямить и определить статический перепад скорости.

Для определения расчетного статического перепада скорости необходимо во время эксперимента определить коэффициент усиления по напряжению ЭМУ k_эму и коэффициент передачи тахогенератора.

Для определения пользуемся формулой

 

                                                           (1.4)

 

В заключение следует сравнить опытные и расчетные данные и сделать выводы.

Предупреждение:

 

а) если при замыкании В произойдет резкий бросок тока в цепи якорей

ЭМУ – Д или начнутся автоколебания, необходимо немедленно разомкнуть В и устранить причину ненормального режима;

б) при всех ненормальных режимах работы схемы необходимо немедленно отключить автомат АI и пригласить преподавателя.

 

2  Лабораторная работа № 2

 

     Исследование механических и  скоростных характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

 

          2.1 Цель работы

 

          Исследовать механические и скоростные характеристики электрического двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в генераторном, двигательном и тормозных режимах при различных способах регулирования скорости.

 

         2.2 Общие сведения

 

          Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения определяются уравнениями:

 

          ,                                               (2.1)

 

                             ,                                     (2.2)

 

где n_Д - скорость вращения вала ИД;

          U_Д - напряжение, подаваемое на двигатель;

          I_Д - ток двигателя;

          R_Д - сопротивление двигателя;

          Ф_Д - магнитный поток двигателя;

          M_Д - момент двигателя.

         

 Как видно из уравнений (2.1,2.2), регулирование скорости двигателя можно осуществить, изменяя напряжение на двигателе, сопротивление в цепи двигателя R_П, изменяя поток возбуждения двигателя путём шунтирования обмотки возбуждения сопротивлением R_ШВ, изменяя напряжение на якоре двигателя, шунтируя обмотку якоря сопротивлением R_ШЯ.

          Примерные скоростные характеристики при регулировании скорости описанными выше способами показаны на рисунке 2.1.

 

 

 

Рисунок 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

      Здесь:

 а - естественная скоростная характеристика, полученная при номинальном напряжении сети по схеме

 

 

–

+

Я

ОВД

 

                             

 

 

 

 

 

 

        б - искусственная скоростная характеристика, полученная при увеличении сопротивления в цепи двигателя по схеме:

–

+

Я

ОВД

RП

 

 

 

 

 

         в - искусственная характеристика, полученная при шунтировании обмотки возбуждения двигателя по схеме:

 

–

+

Я

ОВД

RШВ

UН

 

 

 

 

 

 

 

 

        г - искусственная скоростная характеристика, полученная при шунтировании обмотки якоря по схеме:

–

+

Я

ОВД

RШЯ

UН

 

 

 

 

 

 

 

 

        д - искусственная скоростная характеристика, полученная при понижении напряжения на двигателе.

 

2.3 Описание лабораторной установки.

 

          На рисунке 2.2 приведена принципиальная электрическая схема лабораторной установки, в соответствии с которой  выполнен стенд.

На стенде установлены два агрегата:

а) агрегат, состоящий из:

   1) испытуемого двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (ИД) типа П-31м с паспортными данными:

 

U_Н = 220 В                  М_Н = 0,39 кгм

I_Н = 6,5 А                    n_Н = 1500 об/мин

Р_Н = 0,6 кВт                R_Д = 11 Ом

 

          Естественные механическая (а) и скоростная (б) характеристики ИД приведены на рисунке 2.1;

   2) генератора постоянного тока независимого возбуждения (нагрузочная машина НМ) с широким диапазоном регулирования напряжения, осуществляемого при помощи регулятора напряжения РНО-2.

б) агрегат, состоящий из:

 

                                                                Рисунок 2.2

 

1) генератора постоянного тока с независимым возбуждением (Г) с широким диапазоном регулирования напряжения, осуществляемого при помощи регулятора напряжения РНО-1. Для изменения полярности генератора Г установлен переключатель «П1»;

2) асинхронного короткозамкнутого двигателя (АД).

          Применение этих агрегатов позволяет снять механические и скоростные характеристики ИД в различных режимах работы (в генераторном, двигательном и тормозном).

          Кроме того, на стенде размещен набор сопротивлений для регулирования скорости двигателя различными способами:

          R_П –  сопротивление, включаемое последовательно в цепь двигателя. Оно состоит из двух частей: постоянного сопротивления 16 Ом, шунтируемого выключателем В5 и переменного сопротивления 16 Ом. Полное сопротивление  Rn = 32 Ом.

          R_ШВ –  переменное сопротивление 16 Ом для шунтирования обмотки возбуждения ИД. Включение сопротивления производится выключателем В2.

           R_ШЯ -  переменное сопротивление 63 Ом для шунтирования обмотки якоря. Включение сопротивления производится выключателем В3.

Для измерения величины сопротивления на панели стенда установлены зажимы. Измерение сопротивлений осуществляется измерительным мостом только при обесточенном стенде. При замере сопротивления Rп - выключаются В4 и В5. При замере  R_ШЯ - В3 выключить.

         Стенд содержит также приборы для замера соответствующих данных, системы возбуждения электрических машин, коммутационную аппаратуру, тахогенератор ТГ и указатель скорости.

                                                                                                        

2.4  Программа выполнения лабораторной работы.

 

2.4.1 Ознакомиться с электрическими машинами, аппаратами и приборами, установленными на стенде.

                 2.4.2  Ознакомиться с принципиальной схемой стенда.

                   2.4.3  Подготовить стенд к работе.

                2.4.4 Снять естественные скоростную  и механическую характеристики.

         2.4.5 Снять искусственные скоростную и механическую характеристики при увеличении сопротивления в цепи двигателя.

          2.4.6  Снять искусственные скоростную и механическую характеристики при шунтировании обмотки возбуждения двигателя сопротивлением R_ШВ

          2.4.7  Снять искусственные скоростную и механическую характеристики 

при шунтировании обмотки якоря сопротивлением R_ШЯ.

          2.4.8  Снять искусственные скоростную и механическую характеристики

при пониженном напряжении на двигателе.

               2.4.9  Сравнить полученные характеристики с расчетными.

 

2.5 Методические указания

 

           Для подготовки стенда к работе:

2.5.1 Установить РНО – 1,2 в нулевое положение, разомкнуть выключатели

В1, В2, В3, В5, замкнуть В4, установить переменное сопротивление Rn, Rшв, Rшя в положение наибольшего сопротивления, вращая соответствующие указатели до отказа вправо («В»).

2.5.2 Включить автоматы А1 и А2 и запустить двигатели АД и ИД. При помощи РНО-2 установить ток возбуждения НМ 0,2А.

2.5.3 Перевести переключатель «П2» в положение «Г» и при помощи РНО-1 установить напряжение генератора равным напряжению НМ. Включив В1, соединить якоря машин НМ и Г на параллельную работу.

2.5.4 Включить В5 и вращая рукоять реостата Rп до отказа влево, зашунтировать сопротивление Rп.

2.5.5 Приступить к снятию скоростных и механических характеристик. С целью уменьшения разброса опытных данных целесообразно начинать снимать характеристики с режима генераторного напряжения, затем переходить к двигательному режиму и к режиму торможения противовключению. Ток возбуждения НМ должен сохраняться постоянным и равным 0,2А.

       2.5.5.1 Для снятия естественных характеристик на двигатель подаётся  номинальное напряжение 220В, сопротивление  R_П – закорачивается.

Увеличивая напряжение генератора Г, повысить скорость ИД до 2500 об/ мин. С этой точки  и начинают отсчёт данных для построения характеристик. Постепенно уменьшая напряжение Г, довести нагрузку на ИД до 10а.  Снимать характеристики следует только для двигательного режима. Результаты опыта (I_ЯД, I_ЯГ-НМ,, n_Д)   занести в таблицу.                                

          Величину момента  ИД определяют расчётом. Величина тока в цепи якорей Г–НМ пропорционально электромагнитному моменту М_эл:

 

                                             (2.3)

 

      Для точного определения момента на валу агрегата ИД – НМ необходимо учесть момент потерь в агрегате Г – НМ, тогда

 

                                            (2.4)

 

Знак «-» относится к двигательному и генераторному режимам, а знак «+ » -  к режиму противовключения.

В данной установке пренебрежем моментом потерь   М_ИД   и будем

считать, что

,

тогда для вычисления М_ИД по данным опыта воспользуемся  уравнением 2.3 с принятыми допущениями

                                         (2.5)

 

          где   С_М = 0,0458 кгм/а при постоянном токе возбуждения НМ 0,2а.

Результаты расчётов занести в таблицу и построить естественные скоростную и механическую характеристики.

         2.5.5.2 Искусственная скоростная и механическая характеристики при увеличении сопротивления в цепи двигателя.

          По указанию преподавателя в цепь двигателя вводят дополнительное сопротивление Rn. Увеличивая напряжение Г, поднять скорость ИД до 2500 об/мин. Постепенно уменьшая напряжение Г, увеличить нагрузку на ИД. При U_Г = 0 (рукоятка РНО–I находится в крайнем левом положении) поменять полярность на обмотке возбуждения Г  (установить переключатель ПI в положение «2»). Постепенно увеличивая напряжение Г обратной полярности, перевести ИД в режим торможения  противовключением. Увеличение скорости следует проводить до 500 об/мин. После окончания опыта вновь возвратить рукоятку РНО–I  в нулевое положение, перевести переключатель ПI в положение «I» и вновь увеличить напряжение Г до необходимого уровня.         

          Примечание - Запрещается переключать П1 при возбуждённом генераторе.

          

          Данные опыта и значения моментов, рассчитанные  по уравнению (2.5), занести в таблицу, построить характеристики.

          2.5.5.3 Искусственная скоростная и механическая характеристики при шунтировании обмотки возбуждения двигателя сопротивлением R_ШВ

           По указанию преподавателя устанавливается сопротивление R_ШВ и выключателем В2 подключается параллельно обмотке возбуждения ИД. Характеристики снимаются аналогично п. а) только для двигательного режима. После окончания опыта следует разомкнуть ВI , отключить агрегат от сети и замерить величину сопротивления R_ШВ,  при котором производился опыт.

          2.5.5.4 Искусственная скоростная и механическая характеристики при шунтировании обмотки якоря сопротивлением R_ШЯ

             По указанию преподавателя установить сопротивление R_ШЯ. Величину сопротивления замерить измерительным мостом.              Выключателем В3 подключить сопротивление R_ШЯ параллельно обмотке якоря ИД. Снятие характеристик производится согласно указаний, изложенных в пункте а). Результаты опыта и расчёты занести в таблицу и построить характеристики. Снимать характеристики следует для генераторного и двигательного режима. После окончания опыта В3 замкнуть.

          2.5.5.5 Искусственная скоростная и механическая характеристики при пониженном напряжении на двигатели.

            По указанию преподавателя на двигателе устанавливается пониженное напряжение U_I < U_H. Снятие характеристик производится согласно указаний, изложенных в пункте а). Результаты опыта и расчёты заносятся в таблицу. Снимать характеристики следует только для двигательного режима.

 

          Примечания -

             

          1 Все скоростные характеристики строятся на одном графике, все механические – на другом.

          2 После окончания каждого эксперимента следует построить характеристики и, убедившись в правильности полученных результатов, переходить к изменению параметров  и производству следующего опыта.

          

          2.5.6  Построение расчётных характеристик.

                    

          Пользуясь формулой перерасчёта

                                                                                      

                                                ( 2.6 )

          где U -  напряжение на двигателе, В;

                 I_Д -  ток двигателя, А;

                 n_{e -}  число оборотов на естественной  характеристике;

                n_{u -} число оборотов на искусственной характеристике,

и данными опыта по заданию преподавателя рассчитать точки и построить искусственную характеристику при изменении одного из параметров. Сравнить опытные и расчетные характеристики и сделать выводы.

 

 

         3  Лабораторная работа №3

 

         Исследование механических и скоростных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения

 

         3.1 Цель работы

 

          Исследовать механические и скоростные характеристики электрического двигателя постоянного тока независимого возбуждения в генераторном, двигательном и тормозных режимах при различных способах регулирования скорости.

 

           3.2 Общие сведения

 

           Уравнение механической характеристики двигателя независимого возбуждения, как известно, имеет вид:

 ,                                              (3.1)

          где      U – напряжение сети;

             Ф – магнитный поток двигателя;

             М – момент двигателя;

             R  - полное сопротивление якорной цепи, состоящее из внешнего и дополнительного сопротивления обмотки якоря;

             к – конструктивный коэффициент двигателя.

          Из (1) следует, что при изменении параметра U,Ф или R можно менять положение механической характеристики в плоскости w, M.

          Графически уравнение (3.1) изображается прямой (рисунок 3.1). При неизменном напряжении сети, постоянном магнитном потоке на различных сопротивлениях якорной цепи, механические характеристики проходят через общую точку на оси координат, соответствующую скорости идеального холостого хода w₀.

В случае, когда якорь двигателя отключен  от сети и включен на внешнее сопротивление, имеет место динамическое торможение (работа генератором на внешнее сопротивление). При этом уравнение механической характеристики имеет вид

                                                                (3.2)

Характеристики динамического торможения при неизменном магнитном потоке двигателя представляет собой прямую, проходящую через начало координат. На рисунке 3.1 во втором квадранте показаны механические характеристики динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при различных значениях сопротивления якорной цепи.

       3.3 Описание лабораторной установки.

 

        Нагрузочный агрегат собран по схеме «генератор – двигатель» аналогично агрегату, используемому в лабораторной работе №2.

        Данные испытуемого двигателя

 

Тип: П-2I	U= 220 В
Рн = 0,37 квт	Reg =24 Ом
Iян = 1,6 А	Wпн = 725 об/мин
Iвн = 0,15 А	Rн = +25 Ом

 

        Величина дополнительных сопротивлений (Ом)

 

        Таблица 1

 

Примечание - Ток  возбуждения нагрузочной машины НМ следует установить равным  Iвнм=1,0А и в процессе дальнейшей работы поддерживать строго  постоянным.

 

3.4  Программа выполнения лабораторной работы.

 

 3.4.1 Ознакомиться с электрооборудованием установки.

              3.4.2 Снять и построить естественные механическую и

электромеханическую характеристики двигателя в генераторном и двигательном режимах.

              3.4.3 Снять и построить реостатные характеристики двигателя.

           3.4.4 Снять и построить характеристики двигателя в схеме шунтирования цепи якоря для различных скоростей идеального холостого хода и неизменном последовательном сопротивлении Rr=const, при номинальном напряжении сети и номинальном токе возбуждения испытуемого двигателя.

    3.4.5 Снять и построить характеристики двигателя при ослабленном

потоке.

    3.4.6 Снять и построить характеристику динамического торможения.

 

3.5 Методические указания

 

До начала экспериментов производится ознакомление с электрооборудованием установки, записываются паспортные данные электрических машин и составляются схемы включения испытуемого двигателя с учетом необходимых для измерений приборов, пускорегулирующих аппаратов и сопротивлений, которые подбираются на имеющихся стендах.

Так как цепи нагрузочного агрегата смонтированы, то собирается та часть схемы, которая относится к испытуемому двигателю. Следует обратить внимание на то, что цепь обмотки возбуждения должна быть подключена к сети до включения якорной цепи двигателя. При этом в процессе изменения каждой механической характеристики ток в цепи возбуждения испытуемого двигателя должен поддерживаться неизменным.

После подключения цепи возбуждения с помощью пускового реостата приводится в движение испытуемый двигатель. Когда двигатель достигает установившейся скорости и возбуждение нагрузочных машин отрегулировано соответствующим образом, включается якорная цепь нагрузочной машины и система подготовлена к снятию механических характеристик.  Ток в якоре испытуемого двигателя  во время опытов не должен даже кратковременно превосходить значения I=(1,2-1,3)Iн. При снятии характеристики достаточно получить 5-7 точек.

Вначале снимается естественная характеристика двигателя ω=f(I) при нормальном напряжении, отсутствии внешнего сопротивления в якорной цепи и номинальном токе возбуждения. При переходе из генераторного режима в двигательный ток в якорных цепях испытуемого двигателя и нагрузочного устройства изменяет своё направление, поэтому в этих цепях  используется амперметр с двусторонним отсчетом.

При снятии реостатных характеристик двигателя дополнительное сопротивление, вводимое в цепь якоря, должно иметь такое значение, чтобы в двигательном режиме  получить при номинальном токе якоря испытуемого двигателя скорость, заданную преподавателем. Величина дополнительного сопротивления R_д в указанных режимах может быть получена графически или аналитическим расчетом.

  Для снятия характеристики в режиме рекуперативного торможения необходимо с помощью нагрузочной машины сообщить испытуемому двигателю скорость, превышающую скорость идеального холостого хода, в том же направлении, в котором он вращается и в двигательном режиме. При этом скорость вращения испытуемого двигателя не должна превышать скорости идеального холостого хода более чем на 30%. Для снятия характеристики двигателя в режиме динамического торможения якорь испытуемого двигателя отключается от сети и замыкается на дополнительное сопротивление.

Снятие характеристики динамического торможения удобно начинать со скорости равной нулю. С целью ограничения тока в якорной цепи нагрузочных машин при её включении необходимо проследить за тем, чтобы нагрузочная машина, соединенная с испытуемым двигателем, имела заданное возбуждение, в то время как питающий её генератор не должен быть возбужден. После соединения якорной цепи нагрузочных машин следует постепенно увеличивать ток возбуждения машины Г, при этом нагрузочная машина НМ и связанный с ней испытуемый двигатель начнут вращаться.

Максимальная величина скорости вращения двигателя при проведении экспериментов не должна превосходить значения, равного (1,3-1,4) ω_Н.

 

Рисунок 3.1

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2

 

 

 

 

Рисунок. 3.3

Естественная характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.4

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Лабораторная работа  №4

 

Механические характеристики асинхронного электродвигателя

при частотном регулировании

 

4.1 Цель работы

 

          Получение опытным путем механических характеристик w=¦(M) асинхронного короткозамкнутого двигателя при различных законах частотного регулирования, реализованных в преобразователе частоты MICROMASTER 420 фирмы SIEMENS.

 

4.2 Общие сведения

 

          Для идеализированного электродвигателя, у которого можно пренебречь активным сопротивлением статора, основной закон изменения напряжения при частотном регулировании выражается формулой:

,                                  (4.1)

 

         где  М_С1  и М_С2  – моменты статической нагрузки, соответствующие      

                                       работе двигателя при частотах f₁ и f₂;

                 U₁₁ и U₁₂       – напряжение на двигателе при тех же частотах.

 

          При постоянстве момента статической нагрузки напряжение источника питания должно изменяться пропорционально его частоте.

В этом случае для идеализированного двигателя сохраняется перегрузочная способность (М_к=const) и закон изменения напряжения примет вид:

U₁/ f₁ = const                                               (4.2)

 

          Механические характеристики асинхронного двигателя для этого случая приведены на рисунке 4.1.

          При постоянстве мощности на валу двигателя в процессе регулирования скорости закон изменения напряжения:

                                                (4.3)

Соответствующие характеристики приведены на рисунке 4.2.

          При вентиляторной нагрузке напряжение на статоре должно измениться по закону:

                                                      

Механические характеристики для этого случая представлены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.1- С постоянным моментом статической нагрузки

Рисунок 4.2 - При постоянной мощности на валу

Рисунок 4.3 - При вентиляторной нагрузке

 

 

4.3 Описание установки

 

      Силовая схема стенда представлена на рисунке 4.4. Схема содержит: преобразователь UZ , электродвигатель М, генератор G c тахогенератором BR, регулятор возбуждения Т с выпрямителем, выключатель нагрузки QS, ступенчатый переключатель нагрузки Rn. Элементы управления преобразователем: автомат QF, пускатель КМ, кнопки SB1,SB2 ( «ПУСК», «СТОП»),  регулятор частоты – R2, пульт управления АОР.

       Преобразователь частоты представляет собой автономный инвертор напряжения со звеном постоянного тока. Роль звена постоянного тока выполняет выпрямитель VS1-VS6. Инвертор выполнен на транзисторах  VT1-VT6. Законы частотного регулирования и управление транзисторами инвертора, а также связь с внешними устройствами обеспечиваются микропроцессорной системой управления CPU. Формирование выходного напряжения преобразователя осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции.

       Пульт управления АОР предназначен для параметрирования и программирования основных функций электропривода, а также контроля основных параметров.

       Предостережение: неправильная работа с пультом может привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования стенда.

       Все необходимые параметры для данного стенда введены в преобразователь. Закон частотного регулирования для проведения опытов по получению механических характеристик устанавливается преподавателем.

 

4.4  Программа работы

 

4.4.1 Ознакомиться со схемой и электрооборудованием установки.

4.4.2 Снять и построить механическую характеристику испытуемого двигателя ИД при питании его  номинальной частотой (50 Гц) и номинальным напряжением (380 В).

4.4.3 Снять и построить механические характеристики ИД при двух заданных частотах и регулировании напряжения по закону

  ,   где U₁ = 380B;   f_H = 50 Гц.

4.4.4 Снять и построить механические характеристики ИД при двух заданных частотах и регулировании напряжения по закону U²/f = const.

4.4.5      Снять и построить механические характеристики ИД при двух

заданных частотах, имеющие ту же величину максимального момента, что и при номинальной частоте.

4.4.6      Снять и построить механические характеристики ИД при двух

заданных частотах и регулировании напряжения по закону U/f² = const.

4.4.7      Построить зависимости напряжения от частоты для случаев

управления по законам:

 

U/f = const;	U2/f = const;
U/f2 = const;	а также МК= const:

 

 

4.5  Методические указания

 

       Для измерения необходимых параметров стенд оснащен измерительными приборами. В цепях статора электродвигателя М и якоря генератора G  установлены амперметры А1,А2 и вольтметры V1 и V2 соответственно. Помимо этого, напряжение на двигателе, ток, частота и скорость вращения отражаются на дисплее пульта управления АОР.

        Включение стенда осуществляется автоматом QF, а подача напряжения на преобразователь кнопкой SB1. При подаче напряжения на преобразователь на дисплее пульта управления высвечивается меню. Для пуска преобразователя необходимо установить курсор в положение «работа» и с помощью потенциометра R2 установить требуемую частоту. Получение механической характеристики w=¦(М) осуществляется путем ступенчатого, переключатель- R_н , и плавного, автотрансформатор- АТ, изменения нагрузки генератора-G.

 

     4.6 Контрольные вопросы

 

4.6.1      Каковы достоинства и недостатки статического преобразователя

частоты?

4.6.2      Поясните физический смысл снижения максимального момента ИД

при частотном управлении по закону U/f = const.

 4.6.3  Как изменяется критическое скольжение при уменьшении частоты, если управление производиться по закону U/f ² = const.

 4.6.4  Почему при частотном управлении с постоянным магнитным потоком максимальный момент не зависит от частоты?

  4.6.5  Какие законы изменения напряжения применяются при частотном регулировании скорости асинхронного двигателя, а именно при:

а) моменте статической нагрузки, не зависящем от скорости;

б) вентиляторной нагрузке;

в) статической нагрузке, при которой мощность на валу двигателя

остается постоянной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.4

Список литературы

 

1.     С.А.Ковчин, Ю.А.Сабинин. Теория электропривода: Учебник для вузов. - - Санкт-Петербург: Энергоатомиздат, 2000г.

2.     М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер.  Общий курс электропривода: Учебник для вузов - М.: Энергоатомиздат, 1986г.

3.     В.В. Москаленко. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов -  М.: Энергоатомиздат, 1986г

 

 

 

                                                 Содержание отчёта       

 

                 Отчёт о проделанной работе должен содержать:

                 а) изложение цели работы;

                 б) схему лабораторной установки;

                 в) таблицы с опытными расчётными данными;

                 г) графики;  

                 д) выводы.

 

 

Содержание

 

1 Лабораторная работа №1. Исследование замкнутой системы

автоматического управления с двигателем постоянного тока…………………….3

2 Лабораторная работа № 2. Исследование механических и  скоростных характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения…10

3 Лабораторная работа №3. Исследование механических и скоростных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения……….19

 

4 Лабораторная работа  №4. Механические характеристики асинхронного электродвигателя при частотном регулировании………………………………...24

 

Список литературы.……………………………………………………………….. 28

 

 

 

 

Сводный план 2003г. поз. 55

 

 

 

 

Пулат Исмаилович Сагитов

Марат Аскарович Мустафин

Сергей Борисович Алексеев

 

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД

 

Методические указания к лабораторным работам

(для студентов электроэнергетических специальностей всех форм обучения)

 

 

Редактор Ж.М. Сыздыкова

Специалист по стандартизации Н.М. Голева

 

 

Подписано в печать_________                    Формат 60х84  1/16

Тираж  50  экз.                                               Бумага типографическая №1

Объем _____ уч.- изд.л.                                Заказ _____цена _____ тг.

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013 Алматы, ул. Байтурсынова,126