Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электропривод ЭТУ »

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

Им. Гагарина Ю. А.

Экспериментальное определение момента инерции электропривода

Методические указания к выполнению лабораторной работы

По курсу «Электропривод»

для студентов специальности 180500 и направления 140300

Одобрено редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета

Саратов 2012

Лабораторная работа 1

Экспериментальное определение момента инерции электропривода

Цель работы:

1. Изучить методику экспериментального определения моментов

инерции вращающихся звеньев электропривода.

2. Исследовать уравнение движения электропривода.

Основные понятия

Момент инерции электропривода в данной работе определяется методом самоторможения.

Для этого проводится опыт самоторможения, в кагором двигатель постоянного тока разгоняется до номинальной скорости и отключается от сети. При этом кинетическая энергия, запасенная в кинетических частях привода постепенно расходуется на покрытие механических потерь, двигатель снижает скорость и останавливается. Сняв зависимость

Bm (1.1)

В процессе самоторможения и произведя ее численное интегрирование, определяют работу, произведенную двигателем

Дж (1.2)

где t1 - время отключения двигателя от сети; t2 - момент останова. Приравняв эту работу кинетической энергии, запасенной во вра-

щающихся частях привода

, Дж (1.3)

где СО- начальная скорость вращения двигателя в момент времени t1; определяют суммарный, приведенный к валу двигателя момент инерции J электропривода [1].

Методика и техника эксперимента

Лабораторная установка состоит из электродвигателя постоянного тока, соединенного через муфту с асинхронным электродвигателем с фазным ротором, универсального стенда, содержащего электроизмерительные приборы, коммутационную аппаратуру.

Принципиальная электрическая схема установки для измерения мо мента инерции электропривода методом самоторможения представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1

Для экспериментального определения зависимости (1.1) проводятся два опыта.

В опыте самоторможения непосредственно определяется зависимость

, рад/с. (1.4)

При его проведения рекомендуется одному из студентов следить только за секундомером и через равные (промежутки времени голосом подавать команды, а второму снимать показания скорости вращения по вольтметру, подключенному к тахогенератору. Перевод показаний вольтметра в рад/с производится через коэффициент передачи тахогенератора, указанный в его паспорте.

Для исключений случайных ошибок [3] опыт необходимо повторить не менее 10 раз не принимая во внимание явные промахи. За резулътат измерения скорости для каждого момента времени следует брать среднее значение [3]

, рад/с (1.5)

где n - число повторений опыта самоторможения;

wj - среднее значение скорости вращения, соответствующее j-му

моменту времени.

С целью оценки случайной погрешности измерения скорости для каждого

и среднеквадратическое отклонение

, рад/с

Величину погрешности [1] можно оценить как , ,

, рад/с

При отклонении от среднего значения wj более чем на 25% всю серию опытов самоторможения необходимо повторить.

Во втором опыте снимается зависимость

Вт (1.7)

момента времени tj определяется дисперсия

определяется приближенно, без учета потерь в якорной для чего а каждой точке производится измерение

Величина цепи, по уравнению

, Вт, (1.9)

где

экспериментальные значения напряжения и тока якоря

двигателя.

Количество точек зависимости (1.8) должно быть максимально возможным, а точность отсчетов показаний Ur, Ir и w по соответствующим приборам - предельно максимальна.

Требования безопасности труда

1. Сборку схем производить при отсутствии напряжений. Отсутствие напряжений контролируется по сигнальным лампам, показаниям соответствующих приборов и по положениям ручек коммутационных аппаратов.

2. Перед включением источников напряжений правильность сборки

схемы должна быть проверена преподавателем или лаборантом.

3. При: подаче и снятии напряжений нельзя оставлять двигатель по

стоянного тока без возбуждения.

Порядок выполнения работы

1. Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис. 1.1 и записать в протокол испытаний их технические характеристики.

2. Поставить переключатель SAR нагрузочного реостата RN в положение М2. Поставить регулятор SAN реостата RN в нулевое положение,

соответствующее максимальному сопротивлению.

3. Собрать схему рис. 1.1.

4. Выключателем S подать напряжение на обмотку возбуждения

LM2 двигателя М2. Установить номинальное значение напряжения возбу

ждения (переключателем RL).

5. Включить переключатель SF2, подключив якорь двигателя я сети.

6. Плавно поворачивая переключатель SAN по часовой стрелке, до

вести напряжение на якоре до номинальной величины.

7. Б соответствии с разделом "Методика и техника эксперимента"'

произвести опыт самоторможения. Для этого выключить SF2 и, начиная с

t=0, через каждую секунду производить одновременные отсчеты по

вольтметру VG1 и секундомеру. Результаты опыта внести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

	Данные наблюдений					Результата вычислений
Время,	Скорость вращения для i - го опыта, рад/с					Среднее значение
с	1	2	3 ...	…	10	скорости, рад/c

8. Исследовать зависимость механических потерь двигателя М2 от (скорости, для этого установить регулятор SAN в нулевое положение, соответствующее наименьшему напряжению на якоре. Постепенно повышая напряжение на якоре, довести его до номинального значения, одновремен-но снимал показания приборов. Результаты опытов занести в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Данные наблюдений				Результаты вычислении
№_	Напряжение на якоре, В	Ток якоря, А	Скорость рад/с	Мощность потерь, Вт

9. Отключить напряжения, разобрать схему.

Обработка результатов эксперимента

Используя экспериментальные данные таблиц 1.1 и 1.2, построить графические зависимости (1.4) и (1.8). При построении обоих графиков необходимо произвести их сглаживание [4]. Оси скорости вращения желательно строить в одном масштабе.

Пользуясь графиками и построить графическую зави-

симость (1.1), произведя ее численное интегрирование, начиная с момента отключения двигателя до его полного останова, из уравнений (1.2), (1.3) определить суммарный момент инерции электропривода.

Все расчеты необходимо производить в системе СИ.

Учебно - исследовательское задание

Используя уравнение движения электропривода [1.2], оценить время пуска привода до номинальной скорости вращения при неизменном пусковом моменте двигателя, равном моменте сопротивления и полученном экспериментально моменте инерции. Определить максимальное угловое ускорение.

Содержание и оформление отчета по работе

Отчет должен содержать название лабораторной работы, формулировку цели работы. Перечень используемых двигателей с их номинальными параметрами, перечень использованных приборов, расчетные соотношения, схему эксперимента, результаты наблюдений и вычислений в виде таблиц. В конце работы необходимо дать физическое определение момента инерции и сделать выводы о его влиянии на процессы пуска и торможения электропривода.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое момент инерции, маховый момент? Что они характеризуют, в каких единицах измеряются?

2. Как определяется момент инерции методом самоторможения?

3. Как осуществляется приведение моментов инерции отдельных

звеньев, совершающих вращательное движение, и масс, движущихся поступательно, к одной оси?

4. Что такое момент сопротивления, динамический момент, какова

их природа?

5. Что такое механическая характеристика производственного механизма, как классифицируются такие характеристики?

6. Что такое механическая характеристика электродвигателя, как классифицируются механические характеристики электродвигателей?

7. Что такое уравнение движения электропривода, как оно составляется, как используется? Каким образом уравнение движения связано совторым законом Ньютона?

8. В каком случае электродвигатель будет вращаться без углового ускорения? Какой механической характеристикой должен обладать электропривод, чтобы пуск его протекал равноускоренно? Как время пуска связано с моментом инерции?

9. Что понимается под статической устойчивостью режима работы электропривода?

Литература Основная

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода Учеб

ник для вузов. 6-е изд. доп. и перераб. -М.:Энергоиздат, 1981. С. 26-40.

2. Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для

вузов/ М.Г. Чиликин, М.М. Соколов, В.М. Терехов, А.В. Шинянскнй. -М.:

Энергия, 1974. С. 14-39.

Дополнительная

1. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов экспе

римента. -М.: Наука, 1971. -192 с.

2. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследова

ния и обработки опытных данных. -М.: Колос, 1967.159 с.

3. Ярославский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. -М: Наука, 1979.-942 с.

Приложение 1

Электродвигатели постоянного тока серии ПБСТ со встроенными тахогенераторами

№ п/п	Тип двигателя	Номинальное напряжение, В	Номинальная мощность кВт	Номинальный ток.А	Номинальная скорость вращения, об/мин	Маковый момент, кГ*м²
1	г	3	4	5	6	7
1	ПБСТ-22	220	0.85	4,8	2200	0,048
2	ПБСТ-23	220	1,15	6,3	2200	0,056
3	ПБСТ-32	220	1,50	9,0	2200	0,100
4	ПБСТ-33	220	2,10	11,0	2200	0,130
5	ПБСТ-42	220	2,90	15,0	2200	0,185
6	ПБСТ-43	220	3,80	19,5	2200	0,230
7	ПБСТ-52	220	5,50	27,8	2200	0,440
8	ПБСТ-53	220	6,30	31.2	2200	0,520
9	ПБСТ-62	220	10,00	50,0	2200	1,030
10	ПБСТ-63	220	11,00	540	2200	1,230

Все двигатели имеют компенсационную обмотку. Число полюсов двигателей 2р = 4, число параллельных ветвей равно 2.

Встроенный тахогенератор типа ПТ — I мощностью 15 Вт при скорости вращения 3000 об/мин генерирует 230 В.

Приложение 2

Текст программы решения системы дифференциальных уравнений Program lab; Uses graph,crt;

Const

SizeGrid-40; SizeArray = 200;

Type

GraphData = real;

GrapnArray = array [1 ..SizeArray] of GraphData;

Var

ScaleX, ScaleY:Real; MoveX, MoveY: Integer;

n, k: Integer;

un,edd, pn, qn, tend, wn, gd2, c, h : Real; w11,w21, ml, m121, edl, t1: Graph Array; gd, gjn: Integer;

Procedure DrawGrid; Var i: Integer;

s: Integer; Begin SetColor(8);

SetLineStyle( 1,1,1);

i := MoveX - Trunc ( MoveX / 20 ) * 20;

while i < 640 do

Begin

Line (i, 0,i,380);

i := i + SizeGrid; End;

i := 240 - MoveY - Тrunс ( MoveY / SizeGrid ) * SizeGrid; while i < 380 do Begin

Line ( 0, i, 640, i);

i := i + SizeGrid; End;

SetLineStyle(0, 1, 1 ); SetColor(7);

Line (0, 480 - MoveY, 640, 480 - MoveY );

Line (MoveX, 0, MoveX, 380 );

End;

Function Min (Var data: GraphArray; Size: Integer): GraphData; Var

M: GraphData;

i: Integer; Begin

m:=data [1];

For i := 2 to Size do If m > data [i] Then m := data [i];

Min := m; End;

Function Max (Var data: GraphArray; Size: Integer): GraphData; Var

rn: GraphData;

i: Integer; Begin

rn := data [1];

For i := 2 to Size do lf m<data[i] Then m := data [i];

Max := m; End;

Procedure DrawGraph < Var Data: GraphArray, Size: Integer; COLOR: Integer; Name: string; Num. Integer); Var i, dx: Integer;

str1,str2,str3: String; Begin

SetColor( Color);

MoveTo ( MoveX, 480 - Trunc ( Data [1] * ScaleY) - MoveY); for i := 2 to Size do LineTo ( Trunc ( ScaleX * i) + MoveX, 480 - Trunc ( Data [i] * ScaleY)

MoveY); SetFillStyle ( 0, 0 ); Str(Min(Data, Size ):10:2, str1 ); Str (Max (Data, Size):10:2, str2 ); str3 := Name + (+ str1 + ',' + str2 + ')';

dx := TextWidth (str3 ) +10;

Bar ( 645 - dx, 480 - Num * 15,640,480 - Num * 15 +15 );

OutTextXY ( 645 - dx, 480 - Num * 15 + 3, str3 );

End;

Procedure Calculate;

Var

v,t,kp,e,t0,wl,w2,mn,j1, J2,r,kfn,ed,m12, mc1,mc2,m,mw:real;

mt,mm,mu,tme,kpe,k24,k28,k:20,k:40>22Jc34,k44:real;

a,h2)tlwl,tlml2,tlw2,tlm,tled!cw],cin,cml2,cw2:real;

ced,t2w 1 ,t2m 12,t2w2,t2m,t2ed:real;

k36,k32,t3wl5t3ml2,t3w2,t3m,t3ed,t4wl,t4rnl2,t4w2,t4m,t4ed:reat;

i integer;

Begin

cirscr;

wn:-3.1415*wn/30;

writeln('номинальный момент двигателей M=,mn:3:5);

j1:=gd2*9.8/4;

writeln('MOMeHT инерции двигателя J1='j1i :3:5);

r:=0.5*((un*qn-pnV(qn*qn));

writeln('conpoтивление якорной цепи R='r:3:5);

kfh:=pn/(wn*qn);

\та1е1п('магнитный поток двигателя, умноженный на конструктивный

коэффициент кФ=',kfn:3:3); tme:=r*(jl+j2)/kfn;

('элекnромеханическая постоянная времени привода Гм=',йпе:3:5); t;=3*tme; t0 :=j 1 * wn*wn/pn;

writeln('коэффициенты передачи операционных усилителен го модели);

к28:=*24;

к32:=к28;

k20:=l/j2;

к40:=к20;

к22:=с/10;

k34:=kfh*kfo/r;

k36:=kfo/r;

writeln СВведите скорость нарастания ЭДС тиристорного преобразователя

[В/сек]1): readln (k44); writeln( k24=k28=k32=(,k24:3:5);

writeln(' к20=k40=',к20:3:5); writeln(' k22=',k22:3:5); writeln(' k34=lJc34:3:5); writeln( k44=',к44:3:5); writeln(' k36=',k36:3:5); mcl:=mn;

Case k of

1; Begin; wl:= 0; w2:= 0; ed=0; ml 2:= -mn; m:= 0; End;

2: Begin; wl:= wn; w2:= wn; ed:=220; ml2~mn; m:= 2*mn; End;

3: Begin; wl :=* wn, w2:= vra; e<i:= 220; ml2:= 0; m:= tm; End;

End;

tend:=2*220/k44;

write С Введите желаемое время наблюдения переходного процесса [сек]

tead >'»tend:3:2,' tend =); readfo (tend); h := 0.5;

t3wl~U*<k24*in-lc28»cml2-k32*incl); Oml 2:=-h* 10*k22*(cwl-cw2);

cwl:=wl +t3wl; cml2"ml2+t3ml2;

t4 wl :=fa»(k24*m-k28*cm 12-k32*mcl); t4ml 2 -=h* 10*k22*(cw1 -cw2); t4w2;-h*(k20*cml 2-k40*mc2);

mI2:=ml2+{tlml2f2*(t2ml2+t3ml2)+t4ml2)/6;

w21[l]:=w2;

edl[l]:=ed;

mt [i]:

while tl [i-l]<tenddo begin

tlwl:=h*0c24*m-k28*ml2-k32*mcl); tlml2:=h*10*k22«(wl-w2); tlw2Hi*<k20 *ml2-k40*mc2); m:=k36*edl[i-l>k34*wl;

ifk-I then begia

ifedl[i-l]<220 then

edl[i]:= k44*tl[i] else

edl[i]:=220; end;

cml2:=ml2-K3.541nil2;

t2wl ;4i*{k24*m-k28*cinl2-k32*mcl); t2ml 2 ~h* 1 C*k22* (cwl-cw2); t2w2:=h*(k20*cm!2-lc40»mc2);

cwl:-wl+0.5*t2wl; cml2;=ml2+0.5*t2ml2;

cw2:=w2+-0.5*t2w2; 16

then

ed1[i]:=edl[l]-tl[il*k44 else

edl[i}:=0; end;

if k=3

then begin

if edl[i-1]>-220 then

ed1[i]:=ed1[l]-t1[i]*k44 else

ed1[i] := -220; end; i:=i-l; writeln('tl=',t1[i]:2:2;ed=',edlIi]:2:i,w1=',wl1[i]:2:3,w2=',w2l[i]:2:3'

m12=,ml21[i]:2:3,'m=',ml[i];2;3); i:=i+2; n:=i-l; End; readln; End;

Procedure InputData; Var ch: Char; Label label1, Begin label1 :

TextColor(13);

TextBackground ( 0);

clrscr,

wntelnt' Введите параметры двигателя ');

write (' Введите номинальное напряжение [В] Un =');

readln(nn);

write (' Введите номинальную мощность [Вт] Рп =');

readln (рп),

write (' Введите номинальный ток f A} In =');

readto (qn'i;

write С Введите номинальную частоту вращения [об/мии] Wn =');

Teadln(wn);

write С Введите маковый момент [кг*м*м] GD2 = ');

Teadln (gd2);

write {' Введите жесткость упругой свяэи С=),

Teadla(c);

write ('Введите к, дня пуска 1с=1, для торможения к=2, для реверса к=3 ");

readln (к);

writeln(‘--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------')

write ( Значения верны Y/N ?');

read (ch);

if (ch = 'N' ) or ( ch = 'n') then goto label 1;

End;

Procedure CalcScale;

Begin

Case к of

1: Begin; ScaleX 2: Begin; ScaleX 3: Begin; ScaleX

End;

:=5;ScaleY:=0.4*2;End;

;=5;ScaIeY:=0.4*2;End;

=5,ScaleY:=0.5*2;End;

begin

MoveX := 20; MoveY := 240;

inputData; CalcScale; Calculate;

gd := Detect;

initgraph ( gd, gm, 'd:\bp\bgi');

DrawGrid;

DrawGraph (ml, n, 9, 'Момент двигателя', 1 );

DrawGraph (wll, a, 10, 'Скорость вращения 1-го, двигателя', 2 );

DrawGraph ( w21, n, 11, 'Скорость вращения нагрузочного двигателя', 3 );

DrawGraph(ml21, n, 12,'Упругиймомент', 4);

DrawGraph ( edl, и, 13, ЭДС тиристорного преобразователя', 5 );

repeat until keypressed;

closegraph; end.

МЕХАНИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электропривод ЭТУ »

Составили: КОЖЕВНИКОВ Вячеслав Юрьевич ОГУРЦОВ Константин Николаевич

Рецензент И.Н. Антонов Редактор Л.А. Скворцова

Лицензия ИД №06268 от 14.11.01

Подписано в печать 10.01.02 Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл.-печ.л. 1,1<П,25) Уч.-надл 1,1

Гнрак 100 экз. Заказ 3^0 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Копипринтер СГТУ, 41О054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 280; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!