Механические характеристики в замкнутой и разомкнутой системе управления электроприводом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа № 3

Исследование механических характеристик в замкнутой и разомкнутой системе управления электроприводом

Цель работы - приобрести практические навыки в получении механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения при различных нагрузках в замкнутой и разомкнутой системе управления электроприводом

двигатель ток нагрузка электропривод

Порядок выполнения работы

1. Для снятия механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения в разомкнутой схеме управления электропривода выполнили следующее:

- разомкнули систему управления исследуемого электропривода с двигателем М1. Для этого разомкнули перемычки М7-М8 и М1-М2 в цепях обратных связей по скорости и току и поставили перемычки между гнездами М3-М4 и М5-М6, тем самым, реализовали П-регуляторы тока и скорости;

- включили тумблер S3, переключатель S1 поставили в правое положение и потенциометром R1 установили напряжение питания на исследуемом двигателе М1 равным U_d = 20 В по вольтметру V1 "ARMATURE VOLTAGE";

- включили тумблер S4;

- поворачивая потенциометр R2 для 5 - 6 значений тока якоря I_а исследуемого двигателя М1 по амперметру А1 "ARMATURE CURRENT" сняли значения угловой скорости вращения по прибору "SРЕЕD, rаd/s". Полученные данные занести в табл. 1.

Коэффициент эдс kФ_Н исследуемого двигателя равен 0,5 В•с/рад.

Момент исследуемого двигателя М1 связан с током якоря выражением

М = k Ф•I.

Таблица 1. Параметры двигателя при напряжения питания U_d = 20 В

- тумблер S4 перевели в нижнее положение;

- потенциометр R2 - в крайнее правое.

2. Повторили п.1. для напряжений на якоре исследуемого двигателя "ТЕSТ МОТОR" - М1 равных U_d =40 B и U_d =60 B.

Полученные экспериментальные данные занести в табл. 2, и табл. 3.

Таблица 2. Параметры двигателя при напряжения питания U_d = 40 В

Таблица 3. Параметры двигателя при напряжения питания U_d = 60 В

После выполнения опыта потенциометр R1 вывели в крайнее левое положение, а R2 - в крайнее правое; выставили переключатель S1 в среднее положение; тумблер S3 разомкнули, тумблер S4 - в нижнее положение.

3. Механические характеристики тиристорного электропривода в замкнутой схеме управления электропривода снимали следующим образом:

- замкнули систему регулирования исследуемого электропривода, для чего поставили перемычки М7-М8 и М1-М2, тем самым, введя отрицательные обратные связи по скорости и току якоря;

- разомкнули перемычки М3-М4 и М5-М6, тем самым, реализовав ПИ-регуляторы тока и скорости, и вывернули влево до упора потенциометр R1 и вправо до упора потенциометр R2.

- сняли механические характеристики. Для этого включили тумблер S3, переключатель S1 выставили в левое положение и потенциометром R1 установили напряжение питания исследуемого двигателя по вольтметру V1 "ARMATURE VOLTAGE" равным U_d = 20 В. Поворачивая потенциометр R2 сняли несколько значений тока якоря I_а по амперметру "ARMATURE CURRENT TEST MOTOR", а также соответствующих им значений угловой скорости вращения , определяемых по вольтметру «SPEED, rad/s».

Экспериментальные данные занести в таблицу 4, выставили переключатель S1 - в среднее положение, тумблер S3 разомкнули, тумблер S4 - в нижнее положение; резисторы - потенциометр R1 вывели в крайнее левое положение, а R2 - в крайнее правое.

Таблица 4. Параметры тиристорного ЭП при напряжения питания U_d = 20 В

4. Повторили пункт 3 для двух других значений напряжения на якоре исследуемого двигателя "ТЕSТ МОТОR" - М1 U_d =40 B в и U_d =60 B. Полученные экспериментальные данные занесли в таблицу 5 и таблицу 6.

Таблица 5. Параметры тиристорного ЭП при напряжения питания U_d = 40 В

Таблица 6. Параметры тиристорного ЭП при напряжения питания U_d = 60 В

После выполнения опыта потенциометр R1 вывели в крайнее левое положение, а R2 - в крайние правые; выставили переключатель S1 в среднее положение; тумблер S3 разомкнули, тумблер S4 - в нижнее положение.

5. После выполнения опыта:

- выставили переключатель S1 - в среднее положение;

- тумблер S3 разомкнули, тумблер S4 - в нижнее положение; потенциометр R1 вывесли в крайнее левое положение, а R2 - в крайние правые.

Вывод

В ходе лабораторной работы мы приобрели практические навыки в получений механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения при различных нагрузках в замкнутой и разомкнутой системе управления электроприводом.

Контрольные вопросы

1. Какие элементы относятся к механической части ЭП?

К механической части электропривода относятся вращающаяся часть двигателя, механическое передаточное устройство и рабочий орган технологической машины. Вращающая часть двигателя (якорь или ротор) служит источником механической энергии.

2. Запишите уравнения, описывающие поступательное и вращательное движения механических элементов?

Где: F-сила воздействия;

m - масса тела;

а- Ускорения движения тела.

- основное уравнение движения электропривода.

Где: J -суммарный приведенный момент инерции всех жестко и линейно связанных вращающихся элементов;

М- момент; Мс- момент сопротивления механизма.

3. По каким принципам строятся разомкнутые схемы управления пуском, реверсом и торможением двигателей?

К разомкнутым относятся схемы, в которых для управления электрическим приводом не используются обратные связи по его координатам или технологическим параметрам приводимых в движение рабочей машины или производственного механизма. Эти схемы, отличаясь простотой своей реализации, широко используются там, где не требуется высокое качество управления движением электропривода, в частности для пуска, реверса и торможения.

4. Какие виды защит используются в схемах управления ЭП?

А) Максимально-токовая защита электропривода

Для обеспечения максимально-токовой защиты в силовую цепь двигателя устанавливается автоматический выключатель с уставкой срабатывания, превышающей ток в номинальном режиме работы двигателя. Другой вариант - использование максимально-токовых реле, катушки которых располагаются в цепи статора, а блок-контакты - в цепи управления.

Б) Защита от перегрузки двигателя

Функции этой защиты часто возлагаются на аппараты, контролирующие максимальный ток. Особенно это касается тех случаев, когда защиту от больших токов осуществляют при помощи максимально-токовые реле. Но нередко степень нагрузки двигателя контролируется при помощи тепловых реле, размыкающих свои блок-контакты под воздействием повышенной температуры, вызванной возрастанием тока.

В) Защита от включения во время ремонта и обслуживания

Еще один вариант обеспечения защиты от несвоевременного включения часто применяется на кран-балках и, например, крупных металлообрабатывающих станках. Суть этого варианта в том, что кнопка включения главного (линейного) контактора привода одновременно является и кнопкой подачи предупреждающего звукового сигнала.

Г) Нулевая защита

Во избежание аварий, в цепи управления привода надо обеспечить необходимость ручного включения привода после повторной подачи электроэнергии. Если привод управляется контроллером, то он не включится вновь, пока контроллер не будет возвращен в нейтральную, нулевую позицию. А если привод включается с кнопки, то эту кнопку для включения после исчезновения питания надо будет нажать снова.

Д) Защита от неправильной фазировки и перенапряжения

Неправильная фазировка, исчезновение одной из фаз, низкое или чрезмерно высокое линейное напряжение, перекос фаз - все эти явления отрицательно сказываются на работе привода и могут вывести из строя электродвигатель. Реализовать же защиту от этого совсем не сложно - достаточно ввести в цепь катушки главного контактора блок-контакты реле контроля фаз. Фазные клеммы этого реле должны быть подключены параллельно силовой цепи двигателя.

Е) Минимально-токовая защита

Этот вид защиты в системах управления электроприводом применяется редко. Примером привода, который нуждается в такой защите, можно считать привод постоянного тока с двигателем независимого, параллельного или смешанного возбуждения.

5.Какие элементы используются для реализации обратных связей по току и скорости?

Для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорциональный электрический сигнал используют тахогенератор.

6.С помощью каких аппаратов реализуются защиты в ЭП?

С помощью аппаратов максимальной токовой защиты, которые реализуется различными средствами: плавкими предохранителями, реле максимального тока и автоматическими выключателями.

Нулевая защита- обеспечивает отключение двигателей, при значительном снижении напряжения сети или его исчезновении и предотвращает самопроизвольное их включение (самозапуск) после восстановления напряжения.

Тепловая защита - эта защита отключает двигатель от источника питания, если вследствие протекания по его цепям повышенных токов имеет место более высокий нагрев его обмоток. Такая перегрузка возникает, в частности, при обрыве одной из фаз трехфазных асинхронных или синхронных двигателей.

7.Какие виды силовых резисторов применяются в схемах ЭП?

Фильтровые резисторы используются в составе RC-цепочек для уменьшения высокочастотных помех на шинах переменного тока.

Резисторы для ограничения перенапряжений и разряда емкостей на шинах переменного тока «crowbar» служат для подавления кратковременных и длительных перенапряжений на шинах переменного тока

Резисторы для ограничения пускового тока входного выпрямителя и резисторы для первоначального заряда фильтрового (накопительного) конденсатора на шине постоянного тока имеют сходное назначение: обеспечивают приемлемую, безопасную величину тока через вентили входного выпрямителя и накопительный конденсатор при подключении преобразователя к питающей сети, а также демпфируют этот процесс

Резистор для разряда накопительного конденсатора подключается параллельно конденсатору для обеспечения безопасности

Токоизмерительный резистор R_изм служит для контроля и измерения тока в силовой цепи по величине падения напряжения:

I = U_изм/R_изм.

Тормозной резистор служит для поглощения кинетической энергии электропривода при необходимости его быстрого торможения.

Балансные резисторы служат для выравнивания распределения напряжения между несколькими последовательно соединенными однотипными силовыми компонентами преобразователя (вентилями или конденсаторами).

Размещено на Allbest.ru