Методичні вказівки до виконання роботи
20.4.1. Пуск двигуна ДПС, його реверсування здійснюється впливом на обмотку збудження генератора ОЗГ при незмінному струмі збудження двигуна.
В схемі передбачено включення вимірювальних шлейфів для запису струму збудження генератора (Ш2), струму якірного кола системи Г-Д (Ш1), швидкості обертання двигуна, замір якої здійснюється за допомогою тахогенератора ТГ, і напруги на затискачах генератора. Для визначення масштабів і налагоджування схеми служать амперметри А1, А2, вольтметр V1 і тахометр V3.
Після налагоджування осцилографа при відключеному перемикачі П3 (Ізб.г.=0) подається напруга на ОЗД і запускається приводний двигун ПД і замикається перемикач П1. Потім включається тумблер "зйомка" на платі осцилографа через (1..2) с замикається перемикач П3 для одного із напрямків струму збудження Ізб.г. Через декілька секунд коли всі фіксуємі параметри досягають сталого значення (визначається візуально по вимірювальним приладам), миттєво перемикач П3 переводиться в II положення, тобто робиться реверс двигуна. Після закінчення часу досягнення параметрів сталих значень відключається тумблер "зйомка" на осцилографі. По приладам записуються сталі значення Ізб.ст., wст., Ія.ст., Uзб., по яким визначаються масштаби їх на осцилограмі. Масштаб часу визначається значенням швидкості руху осцилографічного паперу.
Осцилограма повинна бути відразу проявлена після зйомки і попередньо проаналізована в відношенні взаємного розташування різних кривих, тривалість окремих періодів циклу, товщину ліній на осцилограмі, найбільш повне використання ширини паперу і шлейфів у відношенні їх допустимого навантаження, швидкості руху паперу при зйомці і т.д.
|
|
|
Приблизний характер перехідних процесів впливом на ОЗГ приведений на осцилограмі (рис. 20.2). На цьому рисунку показаний рекомендований порядок розміщення шлейфів, а також зразок обробки осцилограми.
Рис. 20.2
20.4.2. Для зняття кривих перехідного процесу при миттєвій подачі напруги на якір двигуна попередньо вмикається ПД, обертаючий генератор ГПС і установлюється номінальне значення струмів збудження генератора і двигуна. Потім через 1…2 с після включення тумблера "зйомка" осцилографа поштовхом замикають перемикач П1.
Процес осцилографування, визначення масштабів параметрів і т.п. робиться анологічно п. 20.4.1.
Увага! Без додаткового опору Rд двигун ДПС вмикати не допускається.
Приблизний характер перехідних процесів при миттєвій подачі напруги на двигун ДПС приведений на осцилограмі (рис. 20.3).
Рис. 20.3
Методичні вказівки по обробці осцилограм і визначення динамічних параметрів систем привода
|
|
|
Якщо в паспортних даних двигуна і генератора не приведені значення Rяд, Rяг, Rозб.г, то останні можуть бути визначені за допомогою способу амперметра і вольтметра при знятому збудженні двигуна:
де Ег – напруга генератора до замикання якірного кола перемикачем П1 (П2 при цьому замкнений); Uяд – напруга на якорі двигуна; Iя – струм двигуна; DUщ – падіння напруги на щітках одного двигуна, звичайно DUщ=2 В; Uзб – напруга на обмотці збудження; Iзб – струм збудження генератора.
Правильність одержаних значень Rяд і Rяг можна перевірити, використавши осцилограму струму при замкнені П1 (рис. 20.4).
Рис. 20.4
Сумарний опір якірного кола може бути визначений на основі співвідношення [10]
(20.1)
де Ег – е.р.с. генератора, установлена до замикання якірного кола привода; Ік – струм короткого замикання, який визначається за формулою:
(20.2)
де Іtmax – максимальне значення струму в момент часу tmax; І2tmax – значення струму в момент 2tmax; tmax – час досягнення максимального значення струму.
Електромагнітна стала часу кола збудження генератора при пуску і реверсуванні може бути знайдена з використанням кривої Ізб(t), приведеної на осцилограмі (рис. 20.2) з виразу:
|
|
|
(20.3)
де tк і Ізб.к – поточне значення часу, відраховане з моменту прикладання до обмотки збудження напруги, і відповідне цьому часу значення струму збудження.
Електромагнітну сталу Тзб визначають для трьох значень tк і Ізб.к, а потім находять її середнє значення.
Для знаходження величини електромеханічної сталої часу Тм можна скористуватися кривою Ія(t) (рис. 20.2).
Із рис. 20.2 слідує, що
Час tм0 може бути визначений за формулою [9]:
(20.4)
де tм – час від моменту включення до досягнення струмом якоря максимального значення; tз – час запізнення пуску, обумовлений наявністю статичного моменту на валу двигуна (в нашому випадку моментом втрат холостого ходу в двигуні); tм0 – час з моменту зрушення двигуна до досягнення струмом якоря максимального значення.
Останнє рівняння може бути вирішене відносно Тм графічно шляхом побудови кривої (20.4) для знайденого середнього значення Тз. Абсциса точки перетину даної кривої з прямою tм0=const є значенням електромеханічної сталої часу Тм.
Розрахункове значення сталої часу
(20.5)
|
|
|
де jS - сумарний момент інерції двигуна і допоміжної машини, які находяться на одному валу; визначається або по паспортним даним кожної із машин, або методом вільного вибігу, згідно методики, приведеної в лабораторній роботі №17; RS - сумарний опір якірного кола, який можна визначити за формулою (20.1);
Якщо в паспортних даних машин приведено значення махового моменту GD2 в кгм2, то j=GD2/4 кгм2.
Графіки перехідних процесів системи Г-Д можуть бути одержані на основі аналітичного розрахунку. Так, наприклад, розрахункова крива 
при пуску двигуна і впливу на обмотку збудження генератора може бути побудована по рівнянню:
(20.6)
де wуст – усталена швидкість обертання; t'=t-tз – час, відрахований від моменту зрушення двигуна [9].
Побудова кривої Ія(t) для цього випадку може бути зроблена по формулі
(20.7)
де Ік – струм короткого замикання в якірному колі системи Г-Д при номінальному збудженні генератора; Іст – струм, відповідний статичному моменту на валу двигуна (знаходиться по осцилограмі).
Для знаходження величини Ік може бути використана рівність
(20.8)
де Ім – максимальне значення струму якоря (знаходиться по осцилограмі).
На дослідні криві в тому ж масштабі нанести розрахункові графіки.
Для знаходження електромагнітної сталої часу силового кола скористуємося осцилограмою пуску двигуна при миттєвій подачі напруги (рис. 20.3). На виділеній окремо кривій (рис. 20.4) розіб'ємо вісь часу на рівні інтервали (відрізки) довжиною Dt, позначивши через І1, І2, І3 будь-які три рядом стоячі ординати осцилограми, зсуванні на час Dt. Можна показати [10], що має місце наступна залежність
(20.9)
де b і с – сталі величини, які залежать від параметрів схеми і способу розподілу вісі абсцис, при цьому
(20.10)
де Те – електромагнітна стала часу якірного кола привода.
Таким чином, співвідношення І3/І1 зв'язано лінійно залежністю з співвідношенням І2/І1 (рис. 20.5).
Рис. 20.5
Із виразу (20.10) випливає, що
. (20.11)
Із викладеного випливає наступна методика визначення сталої часу Те. На осцилограмі якірного струму (рис. 20.4) заміряються ординати через інтервал Dt, потім для кожної трійки суміжних ординат підраховуються співвідношення І2/І1 і І3/І1. Точки з координатами І2/І1 і І3/І1 наносяться на площину І3/І1 і І2І1 (рис. 20.5). через декілька одержаних таким чином точок проводиться пряма, відсікаючи на вісі ординат відрізок, рівний С. Знаючи величини С і Dt, по формулі (20.11) обчислюється величина електромагнітної сталої часу Те.
Слід відмітити, що в силу похибки замірів, а також можливих відхилень аналізуємої осцилограми від ідеальної кривої другого порядку розрахункові точки І3/І1, І2/І1 можуть бути "розкиданими" поблизу прямої, при чому ці відхилення від прямої носять випадковий характер, зв'язаний з багатьма причинами, які приводять до похибок в замірах.
Останні обставини змушують відмовитись від спроби знайти точні значення "b" і "с", однозначно визначаючі пряму лінію. Тому в цих випадках значення коефіцієнтів "b" і "с" належить підбирати так, щоб точки І3/І1 і І2/І1 були розташовані по можливості біля прямої так, щоб середньоквадратична помилка була щонайменшою (рис. 20.4). При цьому величини коефіцієнти "b" і "с" можуть бути знайдені після рішення системи двох рівнянь з двома невідомими.
(20.12)
де m – число розрахункових точок; 
, 
- розрахункові точки.
Для визначення динамічних параметрів необхідно скористуватися осцилограмами якірного струму і напруги на генераторі після замикання якірного кола системи генератор-двигун (рис. 20.3).
Як було показано вище, сумарний опір якірного кола RS може бути визначений по формулі (20.1), або методом амперметра-вольтметра.
Величини індуктивностей Lяг, Lяд, Lоз визначаються по розрахованим раніше значенням сталих часу Те, Тз.
Індуктивність обмотки збудження генератора:
Lоз г=ТзRоз г. (20.13)
Із виразу для електромагнітної сталої часу визначається сумарне значення індуктивності якірного кола:
LS=Lяг+Lяд=Те(Rяг+Rяд), (20.14)
де LS - сумарна індуктивність якірного кола; Lяг - індуктивність генератора; Lяд - індуктивність двигуна.
Для роздільного визначення індуктивності генератора і двигуна звернемося до осцилограми напруги на затискачах генератора Uг (рис. 20.3).
В момент замикання перемикача П1 (рис. 20.1, 20.3) по якірному колу струм не протікає, і, отже, в цей момент часу електрорушійна сила генератора врівноважується електрорушійною силою самоіндукції, яка наводиться в індуктивностях двигуна і генератора. Так як ці електрорушійні сили викликаються зміною одного і того ж якірного струму, то величини цих електрорушійних сил будуть пропорціональні відповідним величинам індуктивностей.
Тому в момент замикання якірного кола справедливі рівняння:
(20.15)
де Uг – напруга на затискачах генератора після замикання комутаційного апарата.
Звертаючись до осцилограми якірної напруги (рис. 20.3) можна помітити, що співвідношення відрізків АВ і ВС пропорційне співвідношенню індуктивностей генератора і двигуна, тобто
. (20.16)
Із формул (20.14), (20.15), (20.16) слідує, що
. (20.17)
Принцип розділення індуктивностей за формулою (20.16) може бути використаний також для визначення індуктивностей компенсаційної обмотки КО і обмотки додаткових полюсів ДП, коли відома сумарна індуктивність якірного кола. В цьому випадку осцилографується напруга на обмотках ДП і КО і по величині стрибка напруги в перший момент часу визначається індуктивність обмоток.
Викладений спосіб залишається в силі і в тому випадку, коли привод навантажений статичним моментом холостого хода. При цьому слід урахувати тільки динамічну складову якірного струму, а точку відрахування часу слід віднести до моменту зрушення привода, тобто до того моменту часу, коли струм двигуна стане рівним статичному струму.
Для контролю одержаних величин Rяд і Rяг можна скористатися співвідношеннями, які мають місце в момент, коли якірний струм досягає максимального значення. Так як в цей момент електрорушійна сила самоіндукції дорівнює нулю, то напруга на генераторі буде відрізнятися від його електрорушійної сили на величину спадання напруги в якірній обмотці генератора. Звідси слідує, що
, (20.18)
де Ег – е.р.с. генератора, установленої до замикання якірного кола привода; Uг – напруга генератора в момент часу tmax; Ія(tmax) – максимальне значення струму якоря.
Знаючи сумарний опір якірного кола RS і опір якоря генератора, вирахувані по формулах (20.1) і (20.18), можна за формулою (20.19) вирахувати опір якоря двигуна:
Rяд=RS-Rяг. (20.19)
Викладена методика дозволяє оцінити зміну індуктивності якірного кола при роботі на різних ділянках кривої намагнічування генератора і двигуна. Для оцінки її зміни дослід замикання якірного кола проводиться при різних значеннях струму збудження. По зміні величини "К" [див. формулу (20.16)] можна судити про величину зміни індуктивності.
Для визначення впливу параметрів системи на величину електромеханічної сталої часу Тм відповідно п. 5 програми роботи здійснюється осцилографування і на окремих графіках 
відмічається значення w=0.632wуст. (20.6) і опускається перпендикуляр на вісь часу. Відрізок від нуля до основи перпендикуляра дорівнює значенню сталої часу Тмх.
Рис. 20.6
Розрахункове значення електромеханічної сталої часу при наявності додаткового опору Rд має вигляд:
, (20.20)
де Тм – стала часу при R1=0.
Для визначення розрахункового значення Тм дивись формулу (20.5).
Значення Тм одержані дослідним і розрахунковим шляхами заносяться в таблицю:
| Ізб Д, А | |||
| RД, Ом | |||
| Дослідне значення Тм, с | |||
| Розрахункове значення Тм, с |
Індуктивність якоря може бути також визначена по результатам замірів активного і повного опору обмотки на змінному струмі. Для цього обмотку якоря підключають до генератора змінної частоти і заміряють потужність, напругу і струм.
Індуктивність визначають по формулі:
. (20.21)
При використанні експериментальної установки (рис. 20.7, а) формула (20.21) буде мати вигляд
. (20.22)
а)
Рис. 20.7
Заміри повторюють при різних частотах, але сталому значенні струму І=const.
Результати замірів заносять в таблицю
| Експериментальні дані | Розрахункові дані | ||||
| Ія, А | Ізб, А | U, В | f, Гц | L, Гн | R, Ом |
За експериментальними й розрахунковими величинами будують залежності 
.
Екстраполіруя її до вісі абсцис (f=0), визначають індуктивність при постійному струмі. Дослід проводять при різних значеннях струму збудження що дозволяє виявити вплив насичення.
Приблизний вид залежностей показаний на рис. 20.7, б.
б)
Рис. 20.7.
Зміст звіту
Звіт повинен містити:
1) найменування роботи та її мету;
2) схеми експериментальних установок і специфікацію їх елементів;
3) оброблені осцилограми, зняті згідно завдань пп. 4, 5 програми роботи;
4) необхідні розрахункові дані;
5) таблиці даних розрахунків і дослідів;
6) порівняння одержаних результатів і висновки по ним.
Примітка. Графіки залежностей і 
, одержані аналітичним шляхом з використанням формул (20.6), (20.7), необхідно нанести в тому ж масштабі на експериментальні криві, одержані осцилографуванням.
Контрольні запитання
1. Якими видами інерції характеризуються перехідні процеси і чим вони визначаються?
2. Фізичний смисл сталих часу.
3. Від чого залежать перехідні процеси в системі Г-Д при управлінні двигуном за допомогою обмотки збудження генератора?
4. Які основні припущення застосовують при аналітичних розрахунках електромеханічних перехідних процесів у системі генератор-двигун?
5. Як залежить електромагнітна стала часу обмоток збудження машин постійного струму від потужності і номінальної швидкості машин?
6. Для чого застосовується і як здійснюється форсування перехідних процесів в обмотках машин постійного струму?
7. Від яких параметрів залежить від часу частота обертання і струм якоря в системі Г-Д?
8. Як впливає наявність навантаження на валу двигуна на характер зміни струму якоря і частоти обертання?
9. Яким способом по обробленим осцилограмам визначаються значення Тз, Те, Тм?
10. В яких випадках і для чого в системі генератор-двигун вдаються до сповільнення перехідних процесів?
11. Накресліть і порівняйте криві швидкості і струму при гальмуванні двигуна в системі генератор-двигун, яке виникає після вимикання обмотки збудження, замкненої на розрядний опір, без навантаження і при наявності реактивного моменту на валу двигуна.
12. Накресліть криві, що відображають залежності швидкості і струму від часу при реверсуванні двигуна в системі генератор-двигун:
а) при потенціальному статичному моменті;
б) при реактивному статичному моменті.
Література
1. Ключев В.И. Теория электропривода. Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.
2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов, 6-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1981. -576 с.
3. Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинялский А.В. Основы автоматизированного электропривода. -М.: Энергия, 1974. -567 с.
4. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. -М.: Л.: Госэнергоиздат, 1963. -722 с.
5. Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. 2- изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1977. -375с.
6. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. 6-е изд, исп. -М.: Энергия, 1977. -492 с.
7. Гейлер А.Б. Основы электропривода. -Минск: Вышэйш. шк., 1972. -608 с.
8. Миллер Е.В. Основы теории электропривода. 3-е изд. -М.: Высш. шк., 1968. -408 с.
9. Морозов Д.П. Основы электропривода. Росэнергоиздат, 1950.
10. Ямпольский Д.С. и др. Определение динамических параметров электропривода постоянного тока. -М.: Энергия, 1972. -56 с.
11. Гаврилюк В.А. и др. Теория электрического привода в вопросах и ответах. "Вища школа", 1974. -256 с. (на украинском языке).
12. Попович М.Г., Борисюк М.Г., Гаврилюк В.А. та ін. Теорія електропривода. Підручник. -К.: "Вища школа", 1993. -494 с.
13. Башарин А.В., Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г. Примеры расчетов автоматизированного электропривода. –Л.: Энергия, 1972. -440 с.
14. Величко Т.В., Родькин Д.И. Теория электропривода. Часть І. Механика и характеристики двигателей в электроприводе. /Учебное пособие. –Кременчуг: КГПИ, 1999, -237 с.
Зміст
Лабораторна робота № 1А.......................................................................................... 3
Вивчення способів навантаження електричних машин в різних режимах 3
Лабораторна робота №1............................................................................................ 10
Дослідження характеристик і регулювальних властивостей привода з двигуном постійного струму незалежного збудження 10
Лабораторна робота №2............................................................................................ 14
Дослідження характеристик і регулювальних властивостей привода з двигуном постійного струму послідовного збудження....................................................................................................................................... 14
Лабораторна робота № 3........................................................................................... 18
Дослідження характеристик і регулювальних властивостей привода з двигуном постійного струму змішаного збудження 18
Лабораторна робота № 4........................................................................................... 21
Дослідження характеристик і регулювальних властивостей привода з асинхронним двигуном з фазним ротором 21
Лабораторна робота № 5........................................................................................... 26
Дослідження характеристик асинхронного двигуна з фазним ротором при несиметричних режимах 26
Лабораторна робота № 6........................................................................................... 30
Дослідження регулювальних властивостей системи генератор-двигун.. 30
Лабораторна робота № 7........................................................................................... 34
Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна зміною частоти мережі живлення 34
Лабораторна робота № 8........................................................................................... 39
Дослідження характеристик асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором при зміні напруги живлення 39
Лабораторна робота № 9........................................................................................... 42
Дослідження електромеханічних і регулювальних властивостей асинхронного електропривода з тиристорним комутатором у роторному колі.......................................................................................................... 42
Лабораторна робота № 10........................................................................................ 48
Дослідження електромеханічних і регулювальних властивостей асинхронного електропривода в розімкнутій і замкнутій системі ТРН-АД........................................................................................................................ 48
Цикл лабораторних робіт по дослідженню каскадних схем вмикання асинхронних двигунів 55
Загальна характеристика каскадних схем вмикання асинхронних двигунів 55
Лабораторна робота № 11........................................................................................ 56
Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик машино-вентильного каскаду постійної потужності 56
Лабораторна робота № 12........................................................................................ 60
Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик машино-вентильного каскаду постійного моменту 60
Лабораторна робота № 13........................................................................................ 62
Дослідження регулювальних властивостей і характеристик асинхронно-вентильного каскаду 62
Цикл лабораторних робіт по дослідженню вентильного електропривода постійного струму 67
Загальна характеристика схем вентильного електропривода................... 67
Лабораторна робота №14......................................................................................... 68
Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик нереверсивного вентильного електропривода постійного струму.......................................................................................................................... 68
Лабораторна робота №15......................................................................................... 73
Дослідження регулювальних властивостей і одержання характеристик реверсивного вентильного електропривода постійного струму.......................................................................................................................... 73
Лабораторна робота № 16........................................................................................ 78
Дослідження регулювальних властивостей дводвигунного електропривода постійного струму з жорстким механічним зв'язком....................................................................................................................................... 78
Лабораторна робота № 17........................................................................................ 81
Визначення моменту інерції електропривода методом вільного вибігу... 81
Лабораторна робота № 18........................................................................................ 87
Дослідження перехідних процесів в системі генератор-двигун.................. 87
Лабораторна робота № 19........................................................................................ 91
Експериментальне дослідження нагрівання асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором 91
Лабораторна робота № 20........................................................................................ 95
Дослідження електромеханічних і електромагнітних перехідних процесів в системах електропривода 95
Література.................................................................................................................... 107
Навчальне видання:
Каневський Василь Васильович
Захаров В’ячеслав Юрійович
Сінолиций Анатолій Пилипович
Родькін Дмитро Йосипович
Осадчук Юрій Григорович
ВеличкоТетяна Володимирівна
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 415; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!