ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В УЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

РАБОТА 1. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в двигательном режиме

Цель работы:расчетное построение и экспериментальные исследования естественной и искусственных механических характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, работающего в двигательном режиме электропривода.

Программа:

1. Расчет и построение естественной механической характеристики двигателя.

2. Экспериментальное снятие механических характеристик двигателя:

1) естественной;

2) искусственных (при изменении сопротивления в цепи якоря);

3) искусственных (при изменении магнитного потока).

Общие сведения

Схема лабораторной установки показана на рис. 1.1. Испытуемый двигатель М1 постоянного тока с параллельным возбуждением соединен в агрегат с нагрузочным двигателем М2, который также представляет собой двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением. Нагрузочный двигатель предназначен для создания статического момента нагрузки на валу испытуемого двигателя. Поэтому при экспериментальном исследовании механических характеристик электромагнитный момент, создаваемый нагрузочным двигателем М2, должен быть направлен встречно электромагнитному моменту испытуемого двигателя М1. Задание нужного статического момента нагрузки осуществляется изменением сопротивления в цепи якоря нагрузочного двигателя М2. Установка величины магнитного потока испытуемой машины М1 производится изменением величины сопротивления в ее цепи возбуждения. Для измерения частоты вращения испытуемой машины М1 используется тахогенератор BR, встроенный в ее корпус.

Рис. 1.1. Схема для исследования механических характеристик электропривода с двигателем параллельного возбуждения

В качестве испытуемого двигателя используется двигатель постоянного тока параллельного возбуждения, который имеет следующие номинальные параметры:

1) мощность Р_н= 0,75 кВт;

2) напряжение U_н = 220 В;

3) ток I_я = 4,5 А;

4) частота вращения n_н = 1500 об/мин.

Тахогенератор ВR вырабатывает напряжение 25 В при скорости вращения 1500 об/мин. Зависимость изменения напряжения на выходе тахогенератора от частоты вращения линейная.

Порядок выполнения работы

Расчетное построение естественной механической характеристики.

1.1. Математическое выражение, описывающее естественную механическую характеристику двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, имеет следующий вид

                             (1.1)

где ω - скорость, рад/с; U_ян – номинальное напряжение, подводимое к якорю, В; Ф_н – номинальный магнитный поток, Вб; R_я - сопротивление обмотки якоря, Ом; M - электромагнитный момент, Н м; k - конструктивный коэффициент двигателя.

Первое слагаемое в уравнении (1.1) имеет размерность рад/с и называется скоростью холостого хода ω₀. С учетом этого замечания выражение для естественной характеристики механической характеристики можно представить в виде

                               (1.2)

Приближенную естественную механическую характеристику можно построить на основании номинальных параметров двигателя. Для ее построения необходимо знать лишь две точки, поскольку механическая характеристика, как это следует из уравнения (1.2), графически интерпретируется прямой линией. Удобнее всего естественную механическую характеристику строить по точкам, соответствующим номинальному режиму и режиму холостого хода. То есть по точке А с координатами (ω_н, M_н) и по точке В с координатами (ω₀, 0). Номинальная частота вращения указывается в паспортных данных двигателя, причем как правило, указывается номинальная частота вращения n_н с размерностью об/мин. Для определения номинальной скорости, выраженной в размерности рад/с необходимо воспользоваться выражением

                                   (1.3)

Величина номинального электромагнитного момента двигателя в паспортных данных не указывается. Ее можно определить расчетным путем, зная величины номинальной мощности и номинальной частоты вращения

                                  (1.4)

Таким образом, координаты точки A (ω_н, M_н) определяются непосредственно по номинальным данным двигателя. Следует иметь в виду, что M – это электромагнитный момент, и, следовательно механические и магнитные потери (М₀) относят к статической нагрузке М_с = М₀ + М₂.

Моментная координата точки B равна нулю, поскольку электромагнитный момент, развиваемый двигателем в режиме холостого хода, равен нулю. Скоростная координата точки B ω₀ определяется, исходя из следующих соображений. При номинальных значениях напряжения, подводимого к цепи якоря двигателя, и при номинальном магнитном потоке скорость холостого хода согласно выражению (1.1) будет равна

                                    (1.5)

Умножим числитель и знаменатель выражения (1.5) на номинальную частоту вращения ω_н

                                   (1.6)

Знаменатель выражения (1.6) представляет собой ЭДС, генерируемую в цепи якоря в номинальном режиме, которая, исходя из 2-го закона Кирхгофа, примененного для цепи якоря, будет равна

k Ф_нω_н= U_ян – I_янR_ян.                        (1.7)

Подставляя (1.7) в (1.6), имеем

                              (1.8)

В уравнении (1.8) неизвестным параметром является сопротивление обмотки якоря , которое в номинальных данных не указывается. Сопротивление цепи якоря достаточно точно можно определить из условия, что половина всех потерь мощности в номинальном режиме приходится на потери в меди обмотке якоря.

,                           (1.9)

здесь  - мощность, потребляемая цепью якоря и цепью возбуждения двигателя в номинальном режиме (мощность цепи возбуждения составляет приблизительно 5% от мощности цепи якоря).

Решая уравнение (1.9) относительно сопротивления обмотки якоря , имеем

                      (1.10)

Подставляя выражение (1.10) в выражение (1.8), можно получить расчетное выражение для определения скорости холостого хода.

                 (1.11)

Все параметры, входящие в выражение (1.11), приводятся в паспортных данных двигателя.

1.2. При проведении лабораторной работы необходимо рассчитать, исходя из номинальных данных, координаты точек А, В и построить естественную механическую характеристику исследуемого двигателя. Кроме естественной механической характеристики необходимо построить два семейства искусственных характеристик. Первое семейство характеристик получается при изменении напряжения подводимого к цепи якоря  при постоянстве сопротивления обмотки якоря . Второе семейство рассчитывается при изменении дополнительного сопротивления , вводимого в цепь якоря, при постоянстве напряжения.

2.Экспериментальное снятие естественной механической характеристики.

2.1. Перед включением испытуемой машины М1 переключатель S2 устанавливается в положение 1, соответствующее двигательному режиму работы машины М1, переключатель S1 устанавливается в положение 0, при котором дополнительное сопротивление, в цепи якоря имеет максимальное значение, а переключатель S3 также устанавливается в положение 0, при котором дополнительное сопротивление в цепи возбуждения зашунтировано. Для подключения испытуемой машины к сети постоянного тока необходимо включить автоматический выключатель QF1. После подключения двигателя к сети необходимо зашунтировать дополнительное сопротивление в цепи якоря, для чего нужно перевести рукоятку переключателя S1 из положения 0 в положение 9, вращая ее по часовой стрелке.

Снятие первой экспериментальной точки, соответствующей холостому ходу, производится при выключенной машине М2. Остальные точки механической характеристики снимаются после включения машины М2 в сеть постоянного тока. Перед включением нагрузочной машины необходимо переключатель S6 установить в положение 0, при котором в цепь якоря нагрузочной машины включено дополнительное сопротивление, имеющее максимальное значение. Переключатель S5 устанавливается в положение 1, при котором электромагнитный момент нагрузочной машины М2 будет направлен встречно электромагнитному моменту испытуемой машины М1. Переключатель S4 при этом должен находиться в положении 1, при котором магнитный поток нагрузочной машины имеет минимальное значение. Подключение нагрузочной машины М2 к сети постоянного тока осуществляется включением автоматического выключателя QF2. Для увеличения статического момента нагрузки и соответственно увеличения электромагнитного момента испытуемой машины М1 необходимо уменьшать сопротивление в цепи якоря нагрузочной машины М2. Изменение величины статического момента нагрузки осуществляется дискретно посредством перевода рукоятки переключателя S6 из положения 0 в положение 10, вращением его по часовой стрелке. Естественная характеристика снимается в пределах от тока якоря холостого хода до значения (1-1,5)I_н.

Последовательность операций:

а) проверка исходного положения переключателей:

S1 – в положении 0; S2 – 1; S3 – 0; S4 – 1; S5 – 1; S6 – 0.

б) пуск двигателя автоматом QF1 и перевод S1 в положение 9; заполнить первый столбец табл. 1.1.

в) включить автомат QF2 и заполнить второй столбец.

г) изменяя S6 от 0 до 10 заполнить последующие столбцы.

д) выключить автоматы QF2, QF1, вернуть S6 в положение 0.

В процессе экспериментального исследования измеряются следующие параметры:

1) напряжение сети (вольтметр PV1)

2) ток возбуждения машины М1 (амперметр PA2);

3) ток якоря машины М1 (амперметр PA1);

4) частота вращения (вольтметр PV3).

Таблица 1.1

Наименование параметра	Значение параметра
Напряжение сети, В
Ток возбуждения М1, А
Частота вращения, рад/c
Ток якоря М1, А
Электромагн. момент, Нм

 

В таблицу 1.1 заносят также значения электромагнитного момента испытуемой машины, которые рассчитываются из выражения

,                                  (1.12)

в которое входят измеренные значения тока якоря I_я испытуемой машины М1.

2.2. По экспериментальным и расчетным значениям параметров, приведенных в табл. 1.1 строится естественная механическая характеристика испытуемой машины М1, как функция ω = f(M). При выполнении работы следует учесть возможное несоответствие напряжения номинальному значению.

3. Экспериментальное снятие искусственных механических характеристик двигателя при включении в цепь якоря дополнительных сопротивлений.

3.1. Перед снятием искусственных характеристик необходимо убедится, что расположение рукояток переключателей S1-S6 соответствует положениям, оговоренным в п.2.1. После этого необходимо подключить испытуемую машину М1 к сети постоянного тока, включив автоматический выключатель QF1. Далее нужно перевести рукоятку переключателя S1 из положения 0 в положение 6, вращая ее по часовой стрелке. При этом в цепи якоря остается включенным дополнительное сопротивление. Снятие экспериментальных точек искусственной характеристики производится аналогично п.2.1. Первая точка снимается при выключенной нагрузочной машине М2. Для снятия остальных точек необходимо включить нагрузочную машину и изменять статический момент нагрузки, перемещая рукоятку переключателя S6 из положения 0 в положение 10.

Последовательность операций:

а) проверка исходного положения переключателей:

S1 – в положении 0; S2 – 1; S3 – 0; S4 – 1; S5 – 1; S6 – 0.

б) пуск двигателя автоматом QF1 и перевод S1 в положение 6; заполнить первый столбец табл. 1.2.

в) включить автомат QF2 и заполнить второй столбец.

г) изменяя S6 от 0 до 10 заполнить последующие столбцы.

д) выключить автоматы QF2, QF1, вернуть S6 в положение 0.

3.2. Исследования по п.3.1. проводятся при нескольких (3-4-х) значениях дополнительного сопротивления, включенного в цепь якоря машины М1. Величина дополнительного сопротивления устанавливается посредством переключателя S1.

После проведения экспериментальных исследований по п.3.2 необходимо отключить двигатель от сети и установить переключатели S1-S6 в исходное состояние по п.2.1.

В процессе проведения экспериментальных исследований измеряются следующие параметры:

1) напряжение сети (вольтметр PV1)

2) ток возбуждения машины М1 (амперметр PA2);

3) ток якоря машины М1 (амперметр PA1);

4) частота вращения (вольтметр PV3).

Результаты измерений заносятся в табл. 1.2. В эту же таблицу заносят значения электромагнитного момента испытуемой машины, которые рассчитываются из выражения (1.12).

Таблица 1.2.

Наименование параметра	Значение параметра
Напряжение сети, В
Ток возбуждения М1, А
Частота вращения, рад/c
Ток якоря М1, А
Электромагн. момент, Нм

 

3.3. По экспериментальным и расчетным значениям параметров приведенных в табл. 1.2 строится искусственная механическая характеристика испытуемой машины М1.

4.Экспериментальное снятие искусственных механических характеристик двигателя при изменении магнитного потока.

4.1. Перед снятием искусственных характеристик необходимо убедится, что расположение переключателей S1-S6 соответствует положениям, оговоренным в п 2.1. Далее рукоятка переключателя S3 переводится из положения 0 в положение 1, в котором в цепь обмотки возбуждения вводится дополнительное сопротивление. Пуск и разгон испытуемого двигателя производится, как и в предыдущих опытах, включением автоматического выключателя QF1 и переводом рукоятки переключателя S1 из положения 0 в положение 9. Снятие первой точки производится при выключенном двигателе М2. Остальные экспериментальные точки снимаются при включенной нагрузочном двигателе М2. Для этого необходимо включить автоматический выключатель QF2, и, последовательно переводя рукоятку переключателя S6 из положения 0 в положение 9, можно получить различные значения статического момента нагрузки на валу испытуемого двигателя M1.

Последовательность операций:

а) проверка исходного положения переключателей:

S1 – в положении 0; S2 – 1; S3 – 1; S4 – 1; S5 – 1; S6 – 0.

б) пуск двигателя автоматом QF1 и перевод S1 в положение 9; заполнить первый столбец табл. 1.3.

в) включить автомат QF2 и заполнить второй столбец.

г) изменяя S6 от 0 до 9 заполнить последующие столбцы.

В процессе испытаний измеряют следующие параметры:

1) напряжение сети (вольтметр PV1)

2) ток возбуждения машины М1 (амперметр PA2);

3) ток якоря машины М1 (амперметр PA1);

4) частота вращения (вольтметр PV3)

Результаты измерений заносятся в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Наименование параметра	Значение параметра
Напряжение сети, В
Ток возбуждения М1, А
Частота вращения, рад/c
Ток якоря М1, А
Электромагн. момент, Нм

 

По окончании проведения экспериментальных исследований необходимо отключить двигатели М1, М2 от сети и перевести рукоятки переключателей S1-S6 в исходное состояние.

В эту же таблицу 1.3 необходимо занести расчетные значения электромагнитных моментов, которые развивает испытуемый двигатель при различных частотах вращения. Расчет электромагнитных моментов необходимо производить, пользуясь выражением

,                                  (1.12)

где I_я - значения тока якоря, берущиеся из таблицы 1.3.

Значение произведения  можно получить из выражения

,                                     (1.13)

здесь и - частота вращения холостого хода испытуемого двигателя и напряжение, подводимое к цепи якоря, измеренные при снятии первой точки искусственной механической характеристики. По численным данным, представленным в таблице 1.3 необходимо построить искусственную механическую характеристику испытуемого двигателя как функцию .

Содержание отчета

К защите лабораторной работы студент обязан представить индивидуальный отчет, содержащий:

1. Cхему лабораторной установки с графическими обозначениями, выполненными по действующему ГОСТу.

2. Паспортные данные электрических машин и перечень электроизмерительных приборов с указанием типов и классов точности.

3. Таблицы экспериментальных и расчетных значений.

4. Графики механических характеристик испытуемого двигателя.

ВВЕДЕНИЕ

Цикл лабораторных работ, выполняемых при изучении дисциплины «Электрический привод», поможет закрепить знания основ электропривода; даст студентам навыки экспериментального исследования и испытания электроприводов, определения их основных параметров, наладки систем управления.

Для успешного выполнения работы в отведенное время студент должен заранее подготовиться к ней: ознакомиться с инструкцией по выполнению работы, с основными положениями, лежащими в основе данной системы электропривода, порядком исследования, основными величинами, которые надо измерять во время испытаний и использовать для получения окончательных результатов и представления их в отчете.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В УЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Лаборатория автоматизированного электропривода предназначена для проведения учебных лабораторных занятий.

2. В лаборатории используется напряжение 380 и 220В переменного тока и 110 и 220В постоянного тока.

3. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, о чем должна быть сделана запись в специальном журнале.

4. Лабораторные работы выполняются студентами под руководством преподавателя.

ОБЯЗАННОСТИ ДОЛЖНОСТНЫХ ЛИЦ

1. Перед началом работы студенты должны изучить инструкцию по данной лабораторной работе и свое рабочее место.

 2. Все необходимые переключения схемы производить при отключении питания под контролем преподавателя.

3. В случае аварии на рабочем месте, порчи приборов и другого электрооборудования студент обязан немедленно отключить установку и сообщить об этом преподавателю.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

1. Перед началом работы следует убедиться, что все приборы, агрегаты и машины, используемые в данной работе, не находятся под напряжением.

2. Перед пуском машинных агрегатов необходимо убедиться в отсутствии касания соединительными проводами вращающихся частей и наличии на муфте плотно закрепленного кожуха.

3. Во время работы необходимо следить, чтобы части одежды, посторонние предметы не были захвачены вращающимися частями машин.

4. Переключения схемы производить при полной остановке вращающихся частей машин, при отключенном питании и под контролем преподавателя.

5. После выполнения работы следует отключить питание всей установки.

ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

1. В случае загорания немедленно отключить установку, сообщить преподавателю и применить средства огнетушения (огнетушитель, песок).

2. При невозможности ликвидировать загорание собственными силами сообщить по телефону 9-01.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ

1. Загромождать рабочее место посторонними предметами (портфелями, сумками и т.д.).

2. Работать на установке при отсутствии заземляющих устройств.

3. Включать установку без разрешения преподавателя.

4. Производить какие-либо переключения в схеме установки, находящейся под напряжением.

5. Оставлять без надзора работающую установку.

 

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 338; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!