Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




BulgaraCeha slovacaCroataEnglezaEstonaFinlandezaFranceza
GermanaItalianaLetonaLituanianaMaghiaraOlandezaPoloneza
SarbaSlovenaSpaniolaSuedezaTurcaUcraineana

БудівництвоЕлектроннийМедицинаОсвітаФінансигеографіяекономіказаконодавство
косметикамаркетингматематикаполітикаправопсихологіярізнийсоціологія
технікауправлінняфізичнийхарчуванняінформаціюісторія

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ЗА СИСТЕМОЮ ЕЛЕКТРОМАШИННИЙ ПІДСИЛЮВАЧ-ДВИГУН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Електронний

+ Font mai mare | - Font mai mic






DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ЗА СИСТЕМОЮ ЕЛЕКТРОМАШИННИЙ ПІДСИЛЮВАЧ-ДВИГУН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

МЕТА РОБОТИ засвоїти принцип дії схеми керування та методи перевірки електромеханічних характеристик електроприводу за системою Електромашинний підсилювач- двигун постійного струму


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Зменшення Δωс досягається за допомогою застосування системи П-Д, збудованої за замкнутим принципом. Залежно від вимог до діапазону і точності регулювання застосовуються різні зворотні зв'язки. Якщо ці вимоги не дуже жорсткі, то можливе застосування негативного зворотного зв'язку за напругою перетворювача. Схему вмикання двигуна в такій системі приведено на рис.4.1.а. Її основу складає розімкнена система П-Д. Потрібна швидкість обертання М визначається величиною сигналу завдання Uзс. Випрямлена напруга перетворювача U контролюється датчиком напруги ДН. За наявності внутрішнього активного опору перетворювача Rп випрямлена напруга залежить від струму в якірному колі М. В сталому режимі U=ЕпяRп. Вихідний сигнал ДН Uос=αU є сигналом зворотного зв'язку за напругою. Тут α коефіцієнт передачі датчика напруги.

В пристрої, що підсумовує, сигнал зворотного зв'язку обчислюється із задаючого сигналу Uзс і їх різниця у вигляді сигналу помилки Uвх= Uзс- Uос подається на вхід регулятора напруги РН, який з коефіцієнтом крн підсилює сигнал помилки і подає його у вигляді сигналу управління Uу= крнUвх на вхід перетворювача П.

При збільшенні моменту опору Мс на валу двигуна зменшується його швидкість ω і тому збільшується струм в якірному колі Ія. За рахунок збільшення падіння напруги на активному опорі перетворювача ІяRп знижується напруга на якорі М і зменшується сигнал зворотного зв'язку Uос. Це викликає збільшення сигналу помилки Uвх і сигналу управління Uу, що у свою чергу


приведе до зростання ЕРС перетворювача Еп і напруги на якорі двигуна. Тим самим компенсується складова статичного падіння швидкості Δω2, визначувана величиною ІяRп. Тому пряма 2 на рис. 4.1.б, що відображає характеристику двигуна в замкнутій системі, буде розташована вище прямої 1, що відображає характеристику двигуна в розімкненій системі П-Д. Система регулювання напруги, що розглядається, є статичною, оскільки величина ІяRп збільшенням Еп компенсується не повністю. Повної компенсації падіння напруги на активному опорі перетворювача може бути досягнуто в астатичній системі регулювання напруги. У цьому випадку можна припустити, що двигун живиться від перетворювача з нульовим внутрішнім опором. При U=Uн двигуна він працюватиме на природній характеристиці. Статичне падіння швидкості під час роботи двигуна на інших характеристиках буде таким же, як і на природній.

Прямою 3 на рис. 4.1.б зображено характеристику двигуна в статичній системі при сигналі завдання Uзс2<Uзс1.

Подальше розширення діапазону і точності регулювання швидкості пов'язано з компенсацією складової Δωс1 статичного падіння швидкості. В цьому випадку застосовується система ЕМП-Д з головним зворотним зв'язком, тобто із зворотним зв'язком за регульованою величиною швидкості двигуна. Схему вмикання двигуна в такій системі приведено на рис. 4.2.а.

Швидкість обертання, що вимагається, визначається величиною сигналу завдання Uзс. Швидкість двигуна ω контролюється тахогенератором ВR. Вихідний сигнал тахогенератора Uоссω є сигналом зворотного зв'язку за швидкістю. Тут βс коефіцієнт передачі тахогенератора. В пристрої, що підсумовує, сигнал зворотного зв'язку віднімається із задаючого сигналу і їх різниця у вигляді сигналу помилки UвхзсUос подається на вхід регулятора швидкості РС, який з коефіцієнтом крс підсилює сигнал помилки і подає його у вигляді сигналу управління UурсUвх на вхід перетворювача П.


LM

 
а)


б)

Рис. 4.2. а) схема вмикання двигуна в замкнутій системі- ЕМП- Д із негативним зворотним зв'язком за швидкістю; б) характеристики двигуна.



При збільшенні моменту опору швидкість двигуна і тахогенератора зменшується. Зменшується сигнал зворотного зв'язку Uос. Це викликає збільшення сигналу помилки Uвх і сигналу управління Uу, що у свою чергу веде до зростання Еп і напруги на якорі двигуна. Тим самим

компенсуються обидва складові Δωс. При пропорційному регуляторі швидкості Δωс2 компенсується повністю, а Δωс1 частково. Система регулювання швидкості є статичною і пряма 2 на мал. 3б, що відображає характеристику двигуна в системі, що розглядається, буде розташована вище за природну характеристику. Прямою на мал. 3б зображено характеристику двигуна в статичній системі при сигналі завдання Uзс2<Uзс1.

Повна компенсація Δωс1, Δωс2 забезпечується у разі використання інтегро-пропорційного регулятора швидкості. В такій системі характеристика двигуна паралельна осі абсцис. Це дозволяє розширити діапазон регулювання швидкості до величини 10000:1 і більш і здійснювати процес регулювання при Sх=0.

В розглянутих замкнутих системах П-Д за допомогою затриманого негативного зворотного зв'язку за струмом якоря можна забезпечити захист двигуна від перевантаження, пов'язаного з режимом роботи двигуна на упор.

Робота на упор або механічне стопоріння робочого органу технологічного механізму може виникати в електроприводі лебідки при підйомі вантажу, примерзлого або заклиненого, в електроприводі підйому ковша екскаватора при черпанні екскаватором скельної породи або змерзлого грунту та ін. У будь-якому випадку при роботі на упор момент опору необмежено зростає. Швидкість двигуна знижується, зменшується ЕРС обертання двигуна Е і зростають якірний струм, величина якого визначається як Ія=(U-Е)/Rя, і момент двигуна М=кФІя. Коли двигун зупиниться, ЕРС обертання буде рівною 0. В якірному колі протікатиме струм короткого замикання Іякз=U/Rя і двигун розвиватиме момент короткого замикання Мкз. Це може привести як до поломки двигуна, так і робочого органу технологічної машини. Система електроприводу повинна обмежувати струм двигуна при роботі на упор таким чином, щоб при зупинці двигуна Ія≤2,5Іян . Момент, що розвивається двигуном, названий моментом стопоріння Мст по відношенню до номінального моменту Мн не перевищуватиме перевантажувальну здатність двигуна Мст≤2,5Мн.

Схему вмикання двигуна в замкнутій системі П-Д із зворотним зв'язком за швидкостю і затриманим зворотним негативним зв'язком по струму якоря приведено на рис. 4.3. Як датчик струму використовується включений в якірне коло двигуна шунт з опором Rш. Падіння напруги на Rш пропорційно струму якоря Iя, тому сигнал зворотного зв'язку за струмом визначається як

UостIя

де βт коефіцієнт передачі зворотного зв'язку по струму.

В каналі зворотного зв'язку по струму включений вузол струмового обмеження (ВСО).

Статична характеристика ВСО, показана усередині прямокутника , що зображує її, має зону нечутливості. Тому, до тих пір, поки сигнал зворотного зв'язку Uос не перевищує за величиною деякого опорного сигналу Uоп, сигнал U'ос на виході ВСО рівний 0. При Uос> Uоп на виході ВСО з'являється сигнал негативного зворотного зв'язку U'ос, який поступає на пристрій, що підсумовує.

Величина Uоп визначається величиною струму, з якої повинне починатися його обмеження. Цей струм називається струмом відсічки Іотс. Звичайно Іотс≥1,5Ія н.

Електромеханічні характеристики двигуна на рис. 4.3.б мають дві ділянки: на першому U'ос=0, систему замкнуто по швидкості та розімкнуто по струму. Статізм характеристики невеликий і це сприяє підвищенню продуктивності технологічної машини.

На другій ділянці характеристики двигун знаходиться при виникненні режиму роботи на упор. Струм якоря Ія перевищує струм відсічки Іотс, на виході ВСО з'являється сигнал U'ос і система стає замкнутою за струмом. Із зростанням Ія збільшується сигнал U'ос і, отже зменшується сигнал на вході регулятора швидкості Uвх= Uзс- Uос- U'ос. Зменшуються сигнал управління


UурсUвх, ЕДС і напруга перетворювача U, що і приводить до подальшого обмеження зростання струму і моменту двигуна. Швидкість двигуна різко зменшується. Коефіцієнт передачі зворотного зв'язку за струмом βт вибирається таким чином, щоб при зупинці двигуна Ія≤2,5Ія н.




ПРОГРАМА РОБОТИ ТА ПОРЯДОК ЇЇ ВИКОНАННЯ

1. Вивчити електричну принципову схему лабораторної установки приведену на рис.4.4. Як керований перетворювач (генератора) G1 в ній використовується електромашинний підсилювач з поперечним полем типу

ЕМУ-50. Підсилювач має два каскади. Перший каскад включає чотири обмотки управління і обмотку якоря з виходом на короткозамкнуті щітки поперечної осі 1-1. Сумарний магнітний потік обмоток управління Ф індукує в обмотці якоря ЕРС поперечної осі Екз. В другому каскаді підсилення струм Ікз створює поперечний потік реакції якоря Фкз, який індукує в якорі ЕРС подовжньої осі Еему, що знімається зі щіток 2-2. Для компенсації реакції якоря від струму навантаження ЕМУ по подовжній осі на статорі розташовується компенсаційна обмотка КО, потік якої регулюється за допомогою опору Rк. Обмотка додаткових полюсів ДП поліпшує комутацію по подовжній осі машини.

Зміна величини і напряму сумарного потоку Ф приводить до зміни величини і полярності Еему. Тому характеристика холостого ходу ЕМУ має вигляд кривої, приведеної на рис. 1б.

Якір генератора G1 приводиться в обертання короткозамкнутим асинхронним двигуном М1. Підключення до мережі обмотки статора М1 здійснюється через автоматичний вимикач QF1 і головні контакти магнітного пускача КМ1. У фазах А і С кіл живлення обмотки статора М1 включені чутливі елементи теплового реле КК, що захищає М1 від перевантаження. Розмикаючий контакт КК є включено в коло живлення котушки КМ1.

До якоря G1 через автоматичний вимикач QF2 і амперметр РА1 підключений якір досліджуваного двигуна М2. Обмотка збудження двигуна LM2 підключена через рубильник Q1 до незалежного джерела напруги. Струм в



обмотці регулюється за допомогою резистора R7 і контролюється амперметром РА5. Вольтметр РV1 контролює напругу на якорі М2.

Навантаженням досліджуваного двигуна М2 є генератор G2. Вал G2 сполучений з валом М2. До якоря G2 підключений резистор R8. За його допомогою регулюється струм в якірному колі G2, а отже, і навантаження на М2. Номінальне значення струму в обмотці збудження LG2 генератора встановлюється за допомогою резистора R9.

Струмовий захист М2 забезпечується за допомогою максимально-струмового реле КА. Якщо струм в якірному колі М2 перевищує допустиме значення (перевищує уставку КА), то КА спрацьовує. Своїм розмикаючим контактом воно розриває коло живлення котушки КМ1 і двигун М1 відключається від мережі.

Швидкість обертання М2 контролюється за допомогою тахогенератора BR, до якоря якого підключений вольтметр PV2. Номінальне значення струму в обмотці збудження тахогенератора LBR встановлюється за допомогою резистора R10.

Обмотка 0IV використовується як задаюча. Струм в обмотці, а отже, і створюваний нею потік регулюється за допомогою резистора R1. Полярність напруги на R1, напрям струму і потоку обмотки 0IV можуть змінюватися на протилежні, оскільки резистор включений в реверсивний міст, утворений контактами контакторів КМ2, КМ3. Керування контакторами КМ2, КМ3 здійснюється за допомогою кнопкових перемикачів SB3, SB4, SB5. Струм в обмотці 0IV контролюється амперметром РА2. Максимальна напруга, що знімається з R1, дорівнює 220В. При цій напрузі струм в обмотці 0IV за допомогою R2 встановлюється рівним 4х-кратному по відношенню до номінального струму обмотки.

Обмотка 0I ЕМУ використовуються в колі негативного зворотного зв'язку за напругою. За допомогою резистора R3 регулюється коефіцієнт передачі зворотного зв'язку. Амперметр РА3 контролює струм в обмотці, який встановлюється за допомогою R4. Потік, створюваний обмоткою 0I, направлений стрічно по відношенню до потоку, створюваного 0IV. При замиканні перемикача S1відбувається алгебраічне підсумовування сигналу завдання (потоку обмотки 0IV) і сигналу зворотного зв'язку (потоку обмотки 0I).

В сталому режимі ЕРС ЕМУ, а отже, швидкість обертання М2 визначається сумарним потоком ЕМУ, визначуваним як різниця потоків обмоток 0IV і 0I. При збільшенні Мс на валу М2 швидкість обертання М2 зменшується, а струм в якірному колі М2 збільшується. Через збільшення падіння напруги на активному опорі якоря ЕМУ зменшується напруга на якорі двигуна М2. Зменшується напруга, що знімається з резистора R3. Тому зменшується і потік, створюваний обмоткою 0I. Сумарний потік ЕМУ зростає, що приводить до зростання ЕРС ЕМУ, компенсуючому падіння напруги на активному опорі якоря ЕМУ і зменшуючому статичне падіння швидкості М2.

Обмотка 0II ЕМУ використовується в колі затриманого негативного зворотного зв'язку за струмом якоря М2. Як сигнал зворотного зв'язку, використовується падіння напруги на активному опорі компенсаційної обмотки КО і додаткових полюсів ДП ЕМУ. При замиканні перемикача S2 цей сигнал поступає на вузол струмового відсічки, виконаний на діодах VD7VD10. Опорна напруга на ВСО подається з резистора R5, який, у свою чергу, підключений до виходу трифазного випрямляча на діодах VD1VD6. Трансформатор ТV знижує напругу мережі.

Опорна напруга з резистора R5 вимикає діоди VD7VD10. При збільшенні струму в якірному колі М2 падіння напруги на КО і ДП зростає. Припустимо, що в точці 27 полярність напруги позитивна по відношенню до полярності напруги в точці 29. При струмі якоря, рівному струму відсічки I=Iотс напруга зворотного зв'язку перевищує опорну напругу. Вмикаються діоди VD7, VD10 і через обмотку 0II починає протікати струм. Його величина контролюється амперметром РА4. Потік, створюваний обмоткою 0II, направлений зустрічно по відношенню до потоку обмотки 0IV. Тому із збільшенням струму в якірному колі М2 збільшуватиметься потік обмотки 0II і зменшується результуючий потік ЕМУ. Це у свою чергу приводитиме до зменшення ЕРС ЕМУ. При швидкості якоря М2, рівній нулю, струм в якірному колі М2 буде рівний струму стопоріння.

ПРОГРАМА РОБОТИ ТА ПОРЯДОК ЇЇ ВИКОНАННЯ

1.     За допомогою електричної схеми установки розібрати всі режими роботи і механічні характеристики М2, одержувані, як в розімкненій, так і в замкнутій системі ЕМП-Д; принцип дії ЕМУ і агрегату навантаження (див. розд. 3)

2.     На початку лабораторної роботи з'ясувати розташування основних елементів системи ЕМП-Д..

3.     Зібрати вимірювальну частину схеми, яка включає амперметриРА1РА5, вольтметри PV1PV2, резистори R1R8, перемикачі S1S2,випрямлячі на діодах VD1VD10. Рукоятки перемикачів S1, S2 повинні знаходитися в положенні 0.

4.     Замкнути рубильник Q1. За допомогою R7 встановити номінальне значення струму в обмотці LМ2.

5.     Натиснути на кнопковий перемикач SB3 і включити контактор КМ2. Визначити напрям переміщення повзунка R1, при якому струм в обмотці 0IV зростає. Перевести повзунок R1 в крайнє положення даного напряму і, за допомогою R2, встановити струм в обмотці 0IV рівним 0,8А. Потім повзунок R1 перевести в протилежний напрям.



6.     Включити автоматичний вимикач QF1. Натиснути на кнопковий перемикач SB1 і запустити двигун М1.

7.     Зняти верхню гілку характеристики холостого ходу ЕМУ ЕЕМУ=f(I0IV). За допомогою резистора R1 збільшувати струм в обмотці 0IV, і через кожні 0,025А реєструвати покази РV1 до значення 250В.Після завершення досліду повзунок R1 повернути в початковий стан.

8.     Зняти нижню гілку характеристики холостого ходу ЕМУ, для чого натиснути на кнопковий перемикач SB4, а потім повторити дослід по п.4.7. Після завершення досліду повзунок R1 повернути в початковий стан.

9.     Зняти електромеханічну характеристику двигуна М2 в розімкненій системі П-Д. Для чого в якірне коло G2 повністю ввести резистор R8. Перемикач S3 в колі живлення LG2 розімкнути. Включити автоматичний вимикач QF2. Збільшуючи за допомогою R1 струм в обмотці 0IV, встановити напругу на якорі М2 рівною 220В. Зафіксувати покази РА1 і РV2. Замкнути S3 і знов зафіксувати покази РА1 і РV2. Зменшуючи величину R8, через кожні 2-3А фіксувати покази РА1 і РV2. Струм в якірному колі М2 збільшувати до 15А. Після закінчення досліду повзунок R1 і рукоятку R8 повернути в початковий стан, S3 розімкнути.

10. Зняти електромеханічну характеристику М2 в розімкненій системі П-Д при іншому значенні задаючого сигналу. Для цього, збільшуючи за допомогою R1 струм в обмотці 0IV, встановити напругу на якорі М2рівною 110В. Зафіксувати покази РА1 і РV2. Повторити дослід за п.4.9. Після закінчення досліду повзунок R1 і рукоятку R8 повернути впочатковий стан, S3 розімкнути.

11. Зняти електромеханічну характеристику М2 в розімкненій системі П- ослабленому потоці, для чого за допомогою R7 встановити в обмотці LМ2 струм, рівний 0,5 від номінального значення. Потім за допомогою R1 встановити напругу на якорі М2, рівною 220В. Повторити дослід за п. 9 Після закінчення досліду повзунки R7, R1 і рукоятку R8 повернути в початковий стан, S3 розімкнути.

12. Зняти природну електромеханічну характеристику М2, для чого за допомогою R1 встановити напругу на якорі М2 рівним 220В. Зафіксувати покази РА1 і РV2. S3 замкнути. При цьому зменшуватимуться і покази РV1. За допомогою R1 встановити покази РV1 рівними 220В. Після цього зафіксувати покази РА1, РV2. Дослід повторити, зменшуючи величину R8 так, щоб покази РА1 збільшилися на 3-4А. Струм в якірному колі М2 збільшувати до 15А. Після завершення досліду повзунок R1 і рукоятку R8 повернути в початковий стан, S3 розімкнути.

13. . Зняти електромеханічну характеристику М2 в замкнутій системі П-Д з негативним зворотним зв'язком по напрузі. Для цього рукоятку S1 перевести в положення 1. За допомогою R1 встановити напругу на якорі М2 рівною 220В. Зафіксувати покази РА1 і РV2. Повторити дослід за п.4.9. Після закінчення досліду повзунок R1 і рукоятку R8 повернути в початковий стан, S3 розімкнути.

14. Зняти електромеханічну характеристику М2 в замкнутій системі П-Д із негативним зворотним зв'язком за напругою та із затриманим негативним зворотним зв'язком за струмом двигуна М2. Для цього рукоятку S2 перевести в положення 1. За допомогою R1 встановити покази РV1 рівними 220В. Зафіксувати покази РА1, РV2. Замкнути S3. Зменшуючи R8, по показах РА4 визначити струм відсічки. Зафіксувати покази РА1 і РV2. Збільшувати якірний струм М2 на 2-3А і фіксувати покази РА1, РV2. Після закінчення досліду повзунок R1 і рукоятку R8 повернути в початковий стан.

15. Перевірити дію максимально-струмового реле КА в розімкненій системі П-Д. Для цього рукоятки S1, S2 перевести в положення 0. За допомогою R1 встановити на якорі М2 напругу 220В. Плавно зменшуючи величину R8, збільшувати струм в якірному колі М2 до моменту спрацьовування реле КА.

ВКАЗІВКИ ЩОДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ

1. Побудувати характеристику холостого ходу ЕМП і механічні характеристики двигуна в розімкненій і замкнутій системі ЕМП-Д.

2.     Визначити величину статичного падіння швидкості М2 на природній характеристиці, в розімкненій і замкнутій системі ЕМП-Д.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.     Поясніть роботу системи ЕМП-Д при пуску.

2.     Поясніть роботу системи ЕМП-Д в гальмівних режимах.

3.     Чим визначається величина статичного падіння швидкості в розімкненій системі ЕМП-Д?

4.     Поясніть роботу замкнутої системи ЕМП-Д з негативним зворотним зв'язком за напругою перетворювача.

5.     Поясніть роботу замкнутої системи ЕМП-Д з негативним зворотним зв'язком за швидкістю двигуна.

6.     В якому випадку в замкнутій системі ЕМП-Д з негативним зворотним зв'язком за напругою буде отримана мінімальна величина статичного падіння швидкості?

7.     Поясніть роботу замкнутої системи ЕМП-Д із затриманим негативним зворотним зв'язком за струмом якоря М2.









Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1668
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site