Удалить металлический стержень из электромашинного агрегата

Лабораторная работа №1

Тема: «Исследование электродвигателя

постоянного тока независимого возбуждения»

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

 

Исследование характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

 

1. Изучить схему для экспериментального исследования электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ), состав и назначение модулей, используемых в работе.

2. Собрать схему для экспериментального исследования ДПТ. Провести пробное включение.

3. Снять естественную механическую и электромеханическую характеристику.

4.Ответить на контрольные вопросы и написать вывод по работе.


                                                              ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ.

 

1.В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда(МПС);

- модуль питания (МП);

- модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

- силовой модуль (СМ);

- модуль ввода/вывода (МВВ);

- силовой модуль (СМ);

- модуль преобразователя частоты (ПЧ);

2. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

- переключатель SА1 ПЧ перевести в среднее положение, потенциометр RР1 вывести в крайнее положение против часовой стрелки;

- сопротивление RР1 МДС1 перевести в положение « ».

3. Исследуемая машина постоянного тока входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемую машину постоянного тока М2, нагрузочную машину – машину переменного тока –М1 и импульсный датчик скорости М3.

4. Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.

Таблица 1.1 Паспортные и расчетные данные машины постоянного тока

Наименование параметра Значение
Тип ПЛ-072
Мощность, Вт 180
Номинальное напряжение питания обмотки якоря, В 220
Номинальное напряжение питания обмотки возбуждения, В 200
Номинальная частота вращения, об/мин 1500
Номинальный ток якоря, А 1,3
Коэффициент полезного действия 0,63
Масса, кг 7,65
Сопротивление обмотки якоря Rя,20 С, Ом 17,5
Сопротивление обмотки возбуждения Rов,20 С, Ом 820
Механические потери, Рмех ДПТ, Вт 15

 

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Собрать схему для исследования двигателя постоянного тока независимого возбуждения, которая представлена на рисунке 1.1

2. Выходы ДТ, ДН и ПЧН силового модуля подключается ко входам А1,А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

3. Тормозные режимы обеспечивает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты, переведенному в режим регулирования момента.

4. Перед началом работы перевести ПЧ в режим регулирования по моменту.

5. После перевода ПЧ в режим регулирования момента установить SА1 МДС1 в положение «0» и не менять до окончания работы.

6. Естественная механическая характеристика двигателя независимого возбуждения представляет собой зависимость частоты вращения от момента нагрузки при номинальных значениях напряжения якоря, тока возбуждения и отсутствии дополнительного сопротивления в якорной цепи: n = н) при Uя = соnst, iв = соnst, Rдя =0

 

Рис 1.1 Схема для исследования двигателя независимого возбуждения.

 

7.Естественная электромеханическая характеристика двигателя независимого возбуждения представляет собой зависимость частоты вращения от тока якоря при номинальных значениях напряжения на зажимах якоря, тока возбуждения и отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря: при n = (Iя) Uя = соnst, iв = соnst, Rдя =0

8. Опыт проводится в следующем порядке:

- включить последовательно автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда и QF2 модуля питания – запускается двигатель постоянного тока;

- переключатель SА1 перевести в одно из крайних положений и задать момент нагрузки потенциометром RР1;

- если частота вращения двигателя увеличивается, поменять направление задания момента;

- ступенчато увеличивая момент нагрузки, при проведении опыта контролировать ток якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5 А.

- необходимые данные заносятся в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.2.Опытные и расчетные данные.

n, об мин
Iя, А
Uя, В
Ря, Вт
Рэл, Вт
Рмех, Вт
Рв, Вт
.1/с
Мв, Нм

 

9. После проведения опыта убрать нагрузку, переведя SА1 ПЧ в среднее положение, выключить автоматические выключатели QF2, QF1.

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Мощность , подводимая к двигателю, Вт

Ря = Uя Iя                                                    (1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

2. Потери в якорной цепи ДПТ, Вт

Рэл =Iя2  rЯ                                   (2)

где rЯ – сопротивление якорной цепи ДПТ (паспортные данные ДПТ), Ом

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

3. Мощность на валу двигателя, Вт

Рв = Ря - Рэл - Рмех                            (3)

где Рмех – механические потери ДПТ, Вт

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

4. Коэффициент полезного действия для двигательного режима

                                (4)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

5. Частота вращения двигателя, 1/с;

                                        (5)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

6. Момент на валу двигателя, Нм

                                      (6)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

7. Энергетические диаграммы представляют собой графическое отображение распределения потерь и показывают направление потоков мощностей в электроприводе. Диаграмма отображает в масштабе для конкретного режима работы и для конкретной точки. Направление потоков мощностей показывает стрелками с указанием величин потерь.

Построить энергетическую диаграмму ДПТ НВ для двигательного режима .

Примерный вид диаграммы для двигательного режима представлен на рис.1.2

 

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

8. По расчетным параметрам  таблицы построить механическуюn = н), электрическую

 n = (Iя)характеристики, а также зависимости ,

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Как изменится направление вращения ДПТ?

2. Почему у ДПТ возрастает ток якоря при увеличении нагрузки на его валу?

3. Почему при уменьшении тока возбуждения частота вращения ДПТ возрастает?

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

Вывод:________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №2

Тема: «Исследование асинхронного электродвигателя

с короткозамкнутым ротором»

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Исследование рабочих свойств асинхронного двигателя.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1. Изучить схему для исследования асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Собрать схему для экспериментального исследования АД. Провести пробное включение.

3. Снять механическую и электромеханическую характеристики двигателя.

4. Построить зависимости  соs .

5. Построить энергетические диаграммы двигателя для нескольких режимов работы.

4.Ответить на контрольные вопросы и написать вывод по работе.


ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

1.В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда (МПС);

- модуль питания (МП);

- силовой модуль (СМ);

- модуль тиристорного преобразователя (ТП);

- модуль измерителя мощности (МИМ)

- модуль ввода/вывода (МВВ);

2. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

- переключатель «Сеть» тиристорного преобразователя перевести в нижнее положение;

- переключатель SА3 – в положение «Руч»,  SА4 – положение «НМ», SА6 «Разрешение» - в нижнее положение;

3. Исследуемый асинхронный двигатель входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М1, нагрузочный генератор – машину постоянного тока – М2, импульсный датчик частоты вращения М3.

4. Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.

Таблица 2.1 Паспортные и расчетные данные асинхронного двигателя.

Наименование параметра Значение
Тип АИР63В4У3
Мощность, Вт 370
Номинальное напряжение питания обмотки статора, В 380
Номинальная частота вращения, об/мин 1370
Номинальный ток фазы статора, А 1,37
Соs 0,7
Номинальный момент, Нм 1,4
Активное сопротивление статора R1,20 С, Ом 19
Механические потери, Рмех АД, Вт 11

 

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Собрать схему для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, которая представлена на рисунке 2.1

2. Асинхронный двигатель, исследуемый в данной работе, подключается к выходам 3 модуля питания через измеритель мощности и датчики тока и напряжения.

3. Выходы ДТ, ДН и ПЧН силового модуля подключается ко входам А1,А2 и А3 соответственно модуля МВВ. Выход датчика тока якоря тиристорного преобразователя соединяется с входом А4 модуля ввода/вывода.

4. В качестве нагрузочной машины выступает двигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному преобразователю (ТП).

5. Перед началом работы ТП должен быть переведен в режим регулирования момента.

6. Механическая характеристика представляет собой зависимость частоты вращения двигателя от полезного момента на валу двигателя.

Электромеханическая характеристика двигателя представляет собой зависимость частоты вращения от тока статора . .

7. Опыт проводится в следующей последовательности:

- включить автоматический выключатель QF1, QF2 – подается напряжение на асинхронный двигатель;

- подать питание на ТП включением кнопки «Сеть»;

 

 

Рис 2.1 Схема для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

 

- подать разрешение на работу ТП (SА6) и, выбрать направление вращения ДПТ (переключатель SA5);

- задавая момент нагрузки потенциометром RP1, следить за частотой вращения. Если она увеличивается, поменять направление момента нагрузки;

-снять несколько точек двигательного режима, поменять направление момента (переключатель SA5 ТП), снять несколько точек генераторного режима. При проведении опыта следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5 А.

- необходимые данные заносятся в таблицу 1.2.

Таблица 2.2.Опытные и расчетные данные.

n, об мин
Uф, В
Iс, А
Рс, Вт
.1/с
S, ВА
Соs
Рэл, Вт
Рмех, Вт
Рв, Вт
Мв, Нм

8. После проведения опыта необходимо привести модули в исходное состояние.

 

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Частота вращения двигателя,

                                                                 (2.1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

2. Полная мощность, потребляемая из сети, ВА

                                            S=3                                          (2.2)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 3. Коэффициент нагрузки электродвигателя

                                                                             (2.3)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

4. Электрические потери в цепи статора, Вт

                                                                                (2.4)

rc –сопротивление фазы обмотки статора (таблица2.1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

5. Полезная мощность на валу двигателя, Вт;

                                                              (2.5)

где -механические потери двигателя, Вт (табл.2.1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

6. Момент на валу двигателя, Нм

                                                                                             (2.6)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

7. Коэффициент полезного действия в двигательном режиме электродвигателя

                                                                                              (2.7)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

8. Коэффициент полезного действия в генераторном режиме электродвигателя

                                                                                              (2.8)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

9. По данным опыта построить механическую  и электромеханическую характеристики, а также зависимости    соs

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

10. В лабораторной работе необходимо построить диаграммы для двигательного, генераторного режимов, а также для режима холостого и идеального холостого хода.

Результаты расчета для конкретной точки привести в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Мв. Нм Рс, Вт 3 ,Вт Рэл, Вт Рмех, Вт Рв, Вт
             

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Как изменится направление вращения асинхронного двигателя?

2. Как изменится момент асинхронного двигателя при понижении напряжения питающей сети?

3. Как изменяется ток статора двигателя при повышении напряжения и неизменной нагрузке на валу двигателя?

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

Вывод:____________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Лабораторная работа №3

Тема: «Исследование внешней характеристики и

определение коэффициента полезного действия трансформатора»

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Проведение опыта для снятия внешней характеристики и определения коэффициента полезного действия трансформатора.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Снять внешнюю характеристику трансформатора при активной нагрузке и сравнить ее с расчетной.

2. Рассчитать КПД трансформатора и построить зависимость КПД от коэффициента нагрузки.

2. Ответить на контрольные вопросы и написать вывод по работе.


ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

1.В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда(МПС);

- модуль питания (МП);

- силовой модуль (СМ);

- модуль измерителя мощности (МИМ);

- модуль автотрансформатора (ЛАТР);

- модуль однофазного трансформатора (ОдТр);

- модуль ввода/вывода (МВВ).

2. Перед проведением работы необходимо привести модули в исходное состояние. Для этого при выключенном автоматическом выключателе QF1 модуля питания стенда:

- установить переключатель SA2 модуля однофазного трансформатора в положение « »;

- переключатель SA1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки.

3. В работе используется однофазный двухобмоточный трансформатор, каталожные данные которого приведены в таблице 1.

4. Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.

Таблица 3.1. Паспортные и расчетные данные трансформатора.

Наименование параметра Значение
Тип ОСМ1-0,063У3
Мощность,ВА 63
Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, В 220
Номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В 42
Активное сопротивление первичной обмотки трансформатора r1 при t0 = 200 C, Ом 30,7
Активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора r1 при t0 = 200 C, Ом 2,2

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Внешние характеристики представляют собой зависимость вторичного напряжения трансформатора от тока нагрузки U2=  при U1=U=const; сos /

2. Собрать схему для снятия внешних характеристик трансформатора, которая представлена на рисунке 3.1

3.Однофазный трансформатор подключается к выводам модуля питания. Для создания нагрузки во вторичную цепь трансформатора включается регулировочное сопротивление RP2. Контроль параметров в первичной обмотке осуществляется с помощью датчиков тока и напряжения силового модуля (СМ).

4. Выходы датчиков тока и напряжения соединяются со входами А1 и А2 модуля ввода/вывода.

5. Параметры вторичной цепи контролируются с помощью МИМ.

6. Сопротивление RP2 модуля однофазного трансформатора устанавливают переключателем SA2 в положение « », что соответствует режиму холостого трансформатора.

7. Опыт проводится в следующем порядке:

- последовательным включением автоматических выключателей QF1, QF2 подать напряжение  на трансформатор.

- изменением положения переключателя SA2 (ОдТр) изменять ток вторичной обмотки до значения

- необходимые данные заносятся в таблицу 2.

-После проведения опыта вернуть модули в исходное состояние.

 

 

Рис 3.1 Схема для снятия внешних характеристик трансформатора.

 

Таблица 3.2.Опытные и расчетные данные.

Данные опыта

Расчетные данные

U1, В U2,В I2,А Ктр Кнг I1,А
20          
50          
100          
150          
200          

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Коэффициент нагрузки трансформатора

                                         Кнг= ,                                    (3.1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

2.Расчетное значение вторичного напряжения

U2=U20 (1-                              (3.2)

где U20 – напряжение вторичной обмотки трансформатора на холостом ходу (принимается из опытных данных),В

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

3. Процентное изменение вторичного напряжения трансформатора                                                           (3.3)

где соs     для чисто активной нагрузки

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

   4. Коэффициент полезного действия трансформатора

                       ,                   (3.4)

где Рон- потери холостого хода при номинальном напряжении первичной обмотки трансформатора, Вт;

Рк.н.75 – потери короткого замыкания при номинальном токе, приведенные к температуре 750 С, Вт

Рк.н.75 = I

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

5. По расчетным данным можно построить внешнюю характеристику трансформатора U2=  при U1=U=const; сos /. Опытную и расчетную внешние характеристики трансформатора следует представить на одном графике и проанализировать их.

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

6.Зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки ,

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.Что называется внешней характеристикой трансформатора?

2. На какую величину влияет коэффициент нагрузки трансформатора?

3. Почему при перегрузках уменьшается КПД трансформатора?

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

Вывод:____________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Лабораторная работа №4

Тема: «Исследование асинхронного электродвигателя

в режиме короткого замыкания»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Проведение опыта короткого замыкания для расчета параметров асинхронного двигателя и построения схемы замещения.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Изучить схему для исследования асинхронного электродвигателя.

2. Исследовать двигатель в режиме короткого замыкания.

3. По опыту короткого замыкания рассчитать параметры двигателя, построить схему замещения.

2. Ответить на контрольные вопросы и написать вывод по работе.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

1.В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда(МПС);

- модуль питания (МП);

- модуль автотрансформатора (ЛАТР);

- силовой модуль (СМ);

- модуль измерителя мощности (МИМ);

- модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

- модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

- модуль ввода/вывода (МВВ).

2. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

- переключатель SА1 МДС1 установить в положение « »;

- переключатель SА1 МДС2 установить в положение « »;

- переключатель SА1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее левое положение;

Исследуемый асинхронный двигатель входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М1, нагрузочный генератор – машину постоянного тока –М2.

3. Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.

Таблица 4.1. Паспортные и расчетные данные машины постоянного тока.

Наименование параметра Значение
Тип ПЛ-072
Мощность, Вт 180
Номинальное напряжение питания обмотки якоря, В 220
Номинальное напряжение питания обмотки возбуждения, В 200
Номинальная частота вращения, об/мин 1500
Номинальный ток якоря, А 1,3
Коэффициент полезного действия 0,63
Масса, кг 7,65
Сопротивление обмотки якоря R я,20С (расчетное значение), Ом 17,5
Сопротивление обмотки возбуждения R ов,20С (расчетное значение), Ом 820
Механические потери, Рмех, ДПТ,  Вт 15

 

Таблица 4.2. Паспортные и расчетные данные асинхронного двигателя с фазным ротором.

Наименование параметра Значение
Тип АИР63В4У3
Мощность, Вт 370
Номинальное напряжение питания обмотки статора, В 380
Номинальная частота вращения, об/мин 1320
Номинальный ток фазы статора, А 1,37
Коэффициент нагрузки соs 0,7
Число пар полюсов 2
Номинальный момент, Нм 1,4
Активное сопротивление статора r1,27C,Ом 19
Активное сопротивление ротора r2,27C,Ом 25
Механические потери, Рмех, АД,  Вт 11

Примечание: Механические характеристики, как естественные, так и искусственные, желательно снимать при пониженном напряжении, затем момент пересчитывать по формуле

Uпониж, л =220 В, М=Мопыт  (380/220)2 = Мопыт

 

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1.Схема для исследования асинхронного электродвигателя представлена на рис 4.1

Рис 4.1 Схема для исследования асинхронного электродвигателя.

2. Опыт короткого замыкания проводится при неподвижном (заторможенном роторе) s=1 и пониженном напряжении, при котором ток статора примерно равен номинальному току статора I=I.

3. Торможение двигателя осуществляется путем установки металлического стержня в отверстие полумуфты.

4. Понижение напряжения достигается включением добавочного сопротивления в цепь статора.

5. Ток статора, напряжение статора и мощность измеряются модулем МИМ.

6. Опыт проводится в следующем порядке:

- последовательно включить автоматические выключатели QF1, QF2 соответственно модулей МПС и МП;

- переключателем SA1 МДС1 вводить в цепь статора до тех пор, пока ток статора примерно будет равен номинальному току статора. Это точку необходимо зафиксировать в таблице 4.3

Таблица 4.3 Опытные и расчетные данные.

Данные опыта

Расчетные данные

U1фк В I1фк А P1фк Вт cos 1фк P Вт Вт Вт Вт Нм
                     
                     
                     
                     
                     

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Удалить металлический стержень из электромашинного агрегата.

По данным опыта короткого замыкания определить пусковой ток, пусковой момент при s=1

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Электромагнитный момент при опыте короткого замыкания, Нм

                              (4.1)

 Где Рэм.к –электромагнитная мощность при опыте короткого замыкания, Вт

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

Рэм.к = ,                              (4.2)

Где Р – трехфазная активная мощность при опыте короткого замыкания, Вт

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

Р1к =m1                                         (4.3)

Где m1 – число фаз асинхронного электродвигателя.

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

2. Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя, Вт

                                   (4.4)

Где r1- активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (таблица 4.2)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

3. Потери в стали при напряжении U, Вт

                                             (4.5)

Где - потери в стали при номинальном напряжении, Вт

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

                         (4.6)

Где  -механические потери асинхронного двигателя (табл.4.2)

   - механические потери машины постоянного тока (табл.4.1)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

4.Электромагнитный момент при номинальном напряжении, Нм

                                   (4.7)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

5. Кратность пускового момента

                                   (4.8)

где                                    (4.9)

Р и  - номинальная мощность на валу и угловая номинальная частота вращения (таблица 4.2)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

6. Кратность пускового тока

                                             (4.10)

7. Из опыта короткого замыкания и Т-образной схемы замещения асинхронного двигателя

Определим:

- полное сопротивление, Ом

                                                                (4.11)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

- активное сопротивление, Ом

                                              (4.12)

                      (4.13)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

- индуктивное сопротивление, Ом

                                                   (4.14)

                                                 (4.15)

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?

2. В чем сходство и в чем различие между асинхронным двигателем и трансформатором?

3. Почему с увеличением механической нагрузки на вал асинхронного двигателя возрастает потребляемый двигателем ток?

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

Вывод:___________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №5

Тема: «Элементы систем управления электропривода»

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

 

Изучение схем, принципов работы и характеристик элементов систем управления (задатчик интенсивности, П-, И-, и ПИ- регуляторы) электроприводов.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

 

1. Изучить схему для экспериментального исследования элементов систем управления электроприводов, используемую измерительную и регистрирующую аппаратуру.

2. снять статические и динамические характеристики задатчика интенсивности (ЗИ).

3. Снять  статические и динамические характеристики П-регулятора с блоком ограничения.

4. Снять статические и динамические характеристики И- и ПИ- регуляторов.

5. Обработать экспериментальные данные, составить отчет и сделать заключение по работе.


ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

 

1. В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда (МПС);

- модуль регуляторов (МР);

- модуль ввода/вывода (МВВ);

2. Все используемые в работе элементы систем управления электропривода располагаются на модуле регуляторов. На лицевой стороне этого модуля представлены схемы используемых элементов с указанием ручек потенциометров и переключателей, с помощью которых меняются параметры используемых элементов.

Все измерения производятся с помощью персонального компьютера. Для этого на компьютере должно быть загружено ПО «Labdrive” и загружена соответствующая работа.

Лицевая панель модуля регуляторов представлена на рисунке 2.1.

На элементе DA1 реализован задатчик интенсивности (ЗИ). Входное напряжение на ЗИ подается с потенциометра RP1. Потенциометр RP2 задает темп измерения выходного напряжения ЗИ.

На операционном усилителе DA2 реализует ПИ-регулятор с блоком ограничения выходного напряжения АQ1. На этом же регуляторе при выключенном с помощью переключателя SА4 конденсаторе С1 исследуется П-регулятор, при выключенном с помощью переключателя SA2 резисторе R3 исследуется И-регулятор, при одновременно включенных C1 и R3 исследуется ПИ-регулятор.

Регулятор на базе операционного усилителя DA3 используется для реализации контура регулирования тока в работах по исследованию систем подчиненного регулирования и в данной работе не используется.

 

Рис.5.1 Лицевая панель модуля регуляторов.

 

Как таковой сборки схемы в этой работе не предусматривается. Осциллографирование входных и выходных напряжений элементов осуществляется подключением контрольных точек к аналоговым входам А1…А4 модуля ввода/вывода. Назначение аналоговых входов поясняется на экране компьютера.

Включение стенда в работу производится включением автомата QF1 модуля питания стенда. При этом получают питание все измерительные и усилительные устройства стенда, используемые в работе.

 

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

3. Снятие характеристик задатчика интенсивности

 

Для снятия статической характеристики ЗИ необходимо установить потенциометр RP2 в крайнее левое положение (минимальная постоянная времени ЗИ), переключатель SА1 в левое или правое положение. Изменяя уровень сигнала с помощью потенциометра RP1 от минимального до максимального положений фиксировать входное и выходное напряжение ЗИ (входы А1,А3 модуля ввода/вывода). Результаты занести в таблицу 5.1 и рассчитать коэффициент передачи Кзи задатчика: Кзи=

Таблица 5.1 Расчетные данные.

Uвх, В          
Uвых, В          
Кзи, В/В          

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

   Для снятия динамических характеристик ЗИ необходимо подключить ко входу ЗИ канал А1, а к выходу – канал А3 модуля ввода/вывода. Потенциометр RP2 поставить в крайнее левое положение (минимальная постоянная времени), а потенциометром RP1 задать напряжение на входе ЗИ Uвх = 4…10 В.

При включении переключателя SА1 в левое или правое положение зафиксировать переходный процесс на выходе ЗИ. Аналогичным образом выполнить опыт для среднего и крайнего правого положений потенциометра RP2.

 

4. Исследование П-регулятора с блоком ограничения.

 

Исследование П-регулятора проводится на операционном усилителе DA2 при выведенном в максимум блоке ограничения (переключатель SА3 в положение 5).

Исследование заключается в снятии статической характеристики регулятора при нескольких значениях коэффициента усиления.

Для поведения опыта необходимо:

- убрать интегральный канал регулятора (SА4 в положение 0);

- задать любой коэффициент усиления переключателем SА2;

- задавая сигнал на входе регулятора потенциометром RP1 снять статическую характеристику регулятора, занося результаты в таблицу 5.2. Сигналы подавать соответственно на входы А1 и А2 модуля ввода/вывода.

Опыт повторить для трех значений коэффициента усиления.

Таблица 5.2 Расчетные данные.

Uвх, В          
Uвых, В          
К, В/В          

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

Блок ограничения служит для ограничения выходного сигнала регулятора на установленном уровне.

Для исследования блока ограничения необходимо:

- установить максимальный коэффициент усиления регулятора;

- установить максимальный сигнал задания на входе регулятора;

- записав значение напряжения на выходе регулятора. Изменить уставку блока ограничения и зафиксировать показания в таблицу 5.3

Таблица 5.3 Расчетные данные

Поло- жение, SА3   0   0,5   1,0   1,5   2,0   2,5   3,0   3,5   4,0   4,5   5,0
Uвых, В                      

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           

 

5. Исследование И-регулятора и ПИ-регулятора.

 

Исследование проводится на том же регуляторе, реализованном на операционном усилителе DA2.

Собрать схему И-регулятора путем перевода переключателя SА2 в положение «0». Переключатель SА3 установить в положение «5». С помощью переключателя SА4 установить требуемое значение интегрирующей емкости в цепи обратной связи операционного усилителя.

Для исследования влияния емкости на характер переходного процесса выходного сигнала регулятора подключить на выход регулятора канал А2 модуля ввода/вывода.

Порядок проведения опыта:

- на потенциометре RP1 установить напряжение в пределах 1,0….3,0 В;

- SА1 установить в среднее положение;

- подключить вход И-регулятора к потенциометру RP1;

- при включении SА1 в левое или правое положение зафиксировать переходный процесс на выходе И-регулятора. Осциллографирование провести для нескольких выбранных положений переключателя SА4. По полученным осциллограммам экспериментально определить постоянные времени интегрирования.

Для получения ПИ-регулятора переключателем SА2 в цепь обратной связи DA2 последовательно с конденсатором С1 вводится сопротивление резистора R3.

Для двух выбранных положений переключателей SА2 и SА4 снять переходную характеристику ПИ-регулятора по методике, использованной при работе с И-регулятором. Экспериментально определить постоянную времени интегрирования и коэффициент пропорциональности.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Для чего служит задатчик интенсивности?

2. Чем реализуется темп нарастания напряжения задатчика?

3. Как ограничивается уровень выходного напряжения задатчика?

4. Что такое регулятор и какие функции он выполняет в замкнутой системе управления?

5. Какие существуют схемы ограничения выходного сигнала операционного усилителя и принцип их действия?

6. Как расчетным путем определить передаточную функцию регулятора?

7. Как экспериментально определить параметры П-, И-, ПИ-регуляторов?

8. Почему в разомкнутых контурах регулирования не допускается работа аналогового регулятора в интегрирующем режиме?

 

 

                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           
                                                           


Ввод:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 


Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:




Мы поможем в написании ваших работ!