Контрольні запитання та завдання
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Електропостачання та електропривод" для студентів спеціальностей 7.090303 "Шахтне та підземне будівництво" , 7.090301 "Розробка родовищ корисних копалин" /Укл.: О.М. Закладний, В.В. Кузнєцов, І.Я. Майданський, В.М. Пермяков, П.В. Розен ............................................................................................... Відповідальний редактор І.С. Рябенко Рецензенти: В.Г.Кравець, А.І. Крючков Навчальне видання Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Електропостачання та електропривод" для студентів спеціальностей 7.090303 "Шахтне та підземне будівництво" , 7.090301 "Розробка родовищ корисних копалин" Укладачі: Закладний Олександр Миколайович Кузнєцов Володимир Валерійович Майданський Іван Ярославович Пермяков Віктор Миколайович Розен Павло Віктрорович Редактор Мета лабораторних робіт - навчити студентів методам експериментального дослідження статичних характеристик електродвигунів та регульованих електроприводів, способам регулювання швидкості обертання електродвигунів, ознайомити з методами налагоджування і настроювання систем керування електроприводами. Кожна робота розрахована на чотири академічні години. В процесі роботи студенти повинні виконувати вказівки викладача та дотримуватися правил техніки безпеки. ПРАВИЛА ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ 1.До проведення лабораторних робіт студенти самостійно знайомляться з теоретичною частиною того розділу курсу, з якого проводиться робота. 2.До початку лабораторної роботи студента повинні підготувати чорновий звіт з програмою випробувань, схемами, таблицями та необхідними розрахунками. 3.Згідно з програмою лабораторної роботи студенти виконують всі необхідні вимірювання і записують покази приладів ручкою в чернетку, яку після перевірки підписує викладач. 4.Після закінчення роботи бригада впорядковує своє робоче місце. 5.До наступного заняття студенти повинні підготувати звіт з виконаної лабораторної роботи. При цьому виконуються графіки, а в кінці роботи наводяться висновки про відповідність експериментальних даних теоретичним уявленим та розрахунковим кривим. 6.Студенти, що не підготувалися до лабораторної роботи, не допускаються до її виконання. 7.Студенти несуть відповідальність за псування електрообладнання, допущене з їх вини. Зміст звіту з лабораторної роботи 1. Назва роботи. 2. Мета роботи. 3. Програма, роботи. 4. Схема випробувань, 5. Технічні та паспортні дані машин, апаратів і приладів. 6. Розрахункові дані та характеристики електродвигунів, електроприводів. 7. Таблиці випробувань. 8. Розрахункові та експериментальні криві. 9. Короткі висновки по кожному з дослідів. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНІВ При дослідженні електроприводів необхідно отримати механічні характеристики двигуна, тобто залежність або . Механічні характеристики електродвигуна будуються з урахуванням електромагнітного моменту , який відрізняється від моменту на валу на величину моменту втрат : У рушійному режимі момент втрат компенсується за рахунок енергії, що споживається з мережі, тобто береться зі знаком "+". У гальмівних режимах момент втрат компенсується за рахунок енергії зовнішніх сил або сил інерції, тобто береться зі знаком "-". Механічні характеристики двигунів у будь-яких режимах можна зняти, якщо як навантажувальний пристрій використати машину постійного струму незалежного збудження. Вона може працювати в рушійному режимі, або в режимі електричного гальмування, і швидкість її можна регулювати в широких межах. Якщо є відносно потужна мережа постійного струму, то швидкість навантажувальної машини регулюють зміною опору в колі якоря, або в колі збудження. Оскільки вали досліджуваної і навантажувальної машин з’єднані між собою, моменти на них при усталеній швидкості дорівнюють один одному. При порушенні цієї рівності швидкість машин зростає або зменшується. Щоб зняти механічні характеристики в рушійному і гальмівному режимах, досліджувану та навантажувальну машини необхідно вмикати згідно з табл.1 Таблиця 1 Режим досліджуваної машини Режим навантажувальної машини Рушійний Рекуперація Електродинамічне гальмування Противвімкнення Електродинамічне гальмування Рушійний Рушійний Рушійний Якщо потрібно зняти характеристику при опорі у рушійному режимі, яка на рис. 1,а зображена жирною лінією, то навантажувальну машину (згідно з табл. 1) переводило в режим динамічного гальмування (тонкі лінії). Припустимо, що реостат у колі навантажувальної машини має сім фіксованих позицій, чому на рис. 1 відповідає сім характеристик: природна і штучні . Оскільки досліджувана і навантажувальна машини розміщені на одному валу і працюють з протилежними моментами, точки усталеної швидкості визначають на шуканій характеристиці з опором . в місцях перетину її з дзеркальними відображеннями характеристик навантажувальної машини, зображеними штриховими лініями. Якщо реостат ввести повністю в коло якоря навантажувальної машини (характеристика ), ввімкнувши машини, можна зафіксувати параметри точки 1, що лежить на шуканій механічній характеристиці. Поступово зменшуючи опір реостата навантажувальної машини до нуля, фіксуємо точки 2-7 шуканої характеристики. На рис. 1,б показані механічні характеристики в різних гальмівних режимах: противвімкнення, рекуперації та динамічного гальмування. В цих випадках навантажувальна машина працює в режимі двигуна (характеристики ). Шукані точки (1-7) визначаються так само, як і в рушійному режимі. Дія визначення точок у режимі рекуперації необхідно, щоб швидкість ідеального холостого ходу навантажувальної машини була більша, ніж швидкість ідеального холостого ходу досліджуваної машини. Для цього швидкість навантажувальної машини збільшують, зменшуючи потік, тобто збільшуючи опір кола збудження навантажувальної машини. М ω a б Рис.1 Щоб зняти характеристику в будь-якому режимі, опір реостата в колі досліджуваної машина встановлюють у заданому положенні. Дискретно змінюючи опір реостата навантажувальної машини, змінюють швидкість, струм, напругу, за якими можна визначити потрібні точки на відповідній механічній характеристиці. Знімати точки треба, починаючи з точки 1 (мінімальні значення струмів машин), тобто при введеному опорі реостата у колі навантажувальної машини.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторна робота №1
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ
Мета роботи - вивчити режими роботи двигуна і перевірити відповідність експериментальних залежностей – розрахунковим: 
в рушійному та гальмівних режимах.
Порядок проведення роботи
1. Використовуючи лабораторний стенд, схема якого показана на рис. 1.1,а, скласти схему випробувань. Записати паспортні дані машин, апаратів і приладів, включених у схему, а також величин опорів реостата.
2. Зняти і побудувати дві штучні і природну характеристики в режимі двигуна при 
.
3. Зняти і побудувати дві штучні і природну механічні характеристики в режимі рекуперації при .
4. Зняти і побудувати дві штучні і природну характеристики в режимі електродинамічного гальмування при 
.
5. Зняти і побудувати механічну характеристику в режимі противвімкнення при максимальному опорі 
.
6. Визначити основні параметри двигуна: 
.
7. Розрахувати і побудувати механічні характеристики двигуна за паспортними даними в кожному з режимів при використаних значеннях .
8. Зробити висновки по кожному режиму та по роботі в цілому.
Методичні вказівки
1. Механічні характеристики двигуна постійного струму паралельного (незалежного) збудження в режимі двигуна визначаються за формулою:
, (1.1)
де 
- стала машини; 
- потік двигуна; 
- опір ступеня реостата; 
- опір якоря; - опір реостата.
Механічні характеристики двигуна постійного струму паралельного і(незалежного) збудження у всіх режимах – лінійні, та при 
, 
проходять через точку ідеального холостого ходу при 
і 
(у режимі динамічного гальмування 
). Жорсткість механічних характеристик залежить від опору в колі якоря.
2. Перед подачею напруги на стенд, а також при кожному вмиканні і вимиканні машин, встановлюють максимальні опори ступенів реостата (ножі рідинного реостата підняті, опір металевого реостата максимальний) і розмикають якірні кола машин, переключивши 
і 
у нейтральне положення.
Щоб зняти механічні характеристики у рушійному режимі, потрібно, подати напругу на стенд і переконатися в тому, що потоки машин не ослаблені.
Після ввімкнення двигуна у мережу ( вмикають в положення І, а - в положення ІІ) зменшують опір реостата якірного кола до значення, передбаченого порядком проведення роботи.
Змінюючи навантаження на валу двигуна за допомогою рідинного реостата в якірному колі навантажувальної машини, фіксують при встановленій швидкості струм, напругу та швидкість двигуна за приладами відповідно: 
, 
, 
. Показання заносять до табл. 1.1. Для побудови усередненої прямолінійної характеристики досить зняти 5-6 точок.
Таблиця 1.1
| ||||||||||||||||||||||||
Якщо 
, тоді
(1.2)
3. Рекуперація - це генераторний режим з віддачею енергії у мережу. В цьому гальмівному режимі швидкість обертання двигуна повинна бути більшою від швидкості ідеального холостого ходу 
. Перевіривши напрямок обертання машин почерговим вмиканням і в положення 1 і встановивши їх однаковими, вмикають двигун у мережу. Зменшують опір в якірному колі двигуна до заданого значення. Розганяють двигун до швидкості, більшої від , за допомогою навантажувальної машини, включеної у рушійний режим при ослабленому полі. Для ослаблення поля, вводять додатковий опір в коло ОЗНМ.
4. Режим динамічного гальмування - це генераторний режим з розсіюванням енергії в реостаті. Для одержання режиму, якірне коло двигуна замикають на реостат ( перемикають в положення ІІ), навантажувальну машину переводять у рушійний режим ( перемикають в положення ). Струм обмоток збудження двох машин -номінальний.
5. Противвімкнення - це гальмівний режим, при якому якір двигуна за рахунок зовнішніх сил обертається в бік, протилежний напрямку обертання двигуна в рушійному режимі. Для обмеження струму вводять великий додатковий опір в якірне коло двигуна. Потоки машин номінальні. При швидкості, яка дорівнює нулю, треба короткочасно на 10% перевищити номінальний струм.
6. За паспортними даними визначають основні параметри двигуна:
номінальний момент
; (1.3)
номінальний ККД
; (1.4)
номінальний опір
; (1.5)
приблизне значення опору якоря у нагрітому стані
. (1.6)
7. Розрахункові характеристики будують по двох точках з координатами 
.
Кутова частота обертання ідеального холостого ходу
.
Кутова частота обертання якоря при номінальному моменті і заданому опорі ступеня реостата
Де 
.
Для побудови механічних характеристик у режимі динамічного гальмування знаходять координати двох точок. Одну з них визначають на початку координат, другу (кутову швидкість) - при номінальному моменті
Розрахункові та експериментальні характеристики будують на одному графіку.
8. Порівнюючи розрахункові та експериментальні механічні характеристики в кожному з режимів, звертають увагу на їх відповідність, лінійність, жорсткість.
Контрольні запитання та завдання
1. За допомогою статичних характеристик пояснити, як знімаються механічні характеристики в режимах: рушійному, рекуперації, проти ввімкнення, динамічного гальмування.
2. Які параметри і з якою метою контролюють при пуску двигуна постійного струму?
3. Як розрахувати момент двигуна в режимі рекуперації за експериментальними даними?
4. У кожному із режимів задатися точкою на експериментально знятій характеристиці двигуна і побудувати для навантажувальної машини характеристику, яка відповідає роботі двигуна в цій точці.
5. Як зміниться положення точки спільної роботи двигуна і навантажувальної машини, знайдене (див. п.4) при почерговій зміні опорів у колах двигуна і навантажувальної машини, а також при зміні положення перемикачів?
а
б
Рис. 1.1
Лабораторна робота № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМИ ГЕНЕРАТОР - ДВИГУН (Г-Д)
Мета роботи - вивчити режими роботи і способи регулювання швидкості в системі 
, перевірити відповідність розрахункових і експериментально знятих характеристик.
Порядок проведення роботи
1. Скласти схему випробувань, використовуючи лабораторний стенд (Рис. 2 а). Записати паспортні дані машин, апаратів і приладів, ввімкнених у схему.
2. Зібрати схему випробувань. Зняти і побудувати характеристику моменту втрат 
.
3. Визначити момент інерції і маховий момент системи двигун - навантажувальна машина.
4. Зняти і побудувати механічні характеристики системи у рушійному режимі для напруг 
.
5. Зняти і побудувати механічні характеристики системи у режимі рекуперації для напруг .
6. Визначити 
.
7. Розрахувати і побудувати механічні характеристики система для рушійного і генераторного режимів роботи при всіх використаних значеннях напруг.
8. Зробити висновки по кожному з режимів і по роботі в цілому.
Методичні вказівки
1. Система містить кілька електричних машин: приводний двигун, який обертає генератор, генератор і двигун постійного струму незалежного збудження.
В якірне коло навантажувальної машини ввімкнений рідинний реостат. Напругу в обмотку збудження генератора подають за допомогою потенціометра, в обмотці збудження навантажувальної машини необхідно ввімкнути повзунковий реостат.
Пуск, гальмування і регулювання частоти обертання двигуна проводиться зміною струму збудження генератора, тобто зміною величини 
.
Основним гальмівним режимом системи є режим рекуперації. При цьому ЕРС двигуна перевищує ЕРС генератора, струм в якірному колі і момент стають негативними, гальмівними. Двигун, обертаючись під дією сил інерції або зовнішніх сил. працює як генератор. Імператор переходить у режим двигуна, перетворює електричну енергію в механічну і віддає її двигуну. Момент на валу двигуна змінює знак, і він працює генератором, тобто рекуперує енергію в мережу.
Характеристики системи у режимі рекуперації є продовженням характеристик рушійного режиму і знаходяться в другому квадранті.
Увага! Перед ввімкненням і вимкненням системи струм в обмотці збудження генератора повинен дорівнювати нулю, напругу на обмотку збудження двигуна подають до ввімкнення генератора, а знімають після його зупинки.
2. Для того щоб зняти характеристику моменту втрат, розмикають якірні кола двигуна і навантажувальної машини. Вмикають приводний двигун генератора і переконуються в тому, що напруга генератора дорівнює нулю. Після цього підмикають якірне коло двигуна до якірного кола генератора ( в положенні І). Змінюючи напругу генератора, фіксують частоту обертання і струм досліджуваного двигуна. Дані заносять до табл. 2.1. Момент визначають за формулою 
де 
.
Таблиця 2.1
| № п/п | Дані замірів | Розрахункові дані | Примітки | ||
| 
| 
| 
| ||
3. Момент інерції і маховий момент визначають за такої) методикою. Знімають криву вільного вибігу досліджуваного двигуна і навантажувальної машини. Для цього розганяють двигун до встановленої швидкості при розімкненому колі якоря навантажувальної машини і фіксують частоту обертання, напругу і струм досліджуваного двигуна. Потім розмикають коло якоря досліджуваного двигуна і фіксують через кожні 3...4 с частоти обертання до повної зупинки. ,
Приблизно можна вважати криву вільного вибігу прямою, тобто вважати вільний вибір рівносповільненим рухом. Тоді
4. Для одержання механічних характеристик системи вмикають приводний двигун генератора. Плавно збільшуючи струм в обмотці, збудження генератора, встановлюють задане значення напруги. Попередньо ножі рідинного реостата в якірному колі навантажувальної машини необхідно підняти, а саму навантажувальну машину ввімкнути в режим динамічного гальмування ( 
в положенні ІІ). Зменшуючи опір рідинного реостата, фіксують струм, напругу, частоту обертання двигуна. Дані заносять до табл. 2.2.
Таблиця 2.2
| № п/п | Дані замірів | Розрахункові дані | Режим роботи | |||
| 
|
|
|
| ||
5. Для того щоб зняти механічні характеристики системи у режимі рекуперації, необхідно перевірити напрям обертання обох машин при почерговому їх ввімкненні в рушійному режимі і добитися однакового напрямку обертання.
Шикають двигун, встановлюють задане значення напруги на ньому. Потім, зменшуючи опір в якірному колі навантажувальної машини, що працює в рушійному режимі, розганяють систему до швидкості більшої від швидкості ідеального холостого ходу. Момент, коли настає режим рекуперації, можна проконтролювати по 
/струм повинен змінити напрямок/. Коли знімають характеристику при 
, необхідно послабити потік збудження навантажувальної машини.
6. Визначити за формулами (1.3)-(1.6).
7. Розрахунок та побудову механічних характеристик при 
та інших і-х напругах виконують, виходячи з того, що характеристики лінійні і для їх побудови необхідні дві точки: 
. Частота обертання ідеального холостого ходу при будь-якому значенні напруги 
, а при номінальній напрузі
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 404; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!