1_el-mash-spets-nazn-lab-rab

поперечной цепи Iqo и заносить данные в таблицу по форме 1.

- Построить на графике 1 зависимости Еd, Iqo = f (iy ) .Вид характеристик

показан на рис.1.5.

Ф о р м а 1

Характеристики холостого хода по продольной оси Id = 0

iy, мA 0

Iqo, A

Ed, B

4.1.2. Характеристика холостого хода по поперечной оси

Eq = f (iy ) при Iq = 0, Id = 0

-Проводить опыт при разомкнутом выключателе S2 (Iq = 0).

-Измерить ЭДС Еqo от остаточного потока при выключенном S1.

-Включить S1.

-Изменять монотонно ток обмотки управления iy до iy max так, чтобы получить 5...7 точек отсчета. . Значение iy не должно превышать iy max, установленной в опыте п.4.1.1.

-Измерять ток iy и ЭДС Еq на поперечных щетках и заносить

данные в таблицу по форме 2.

- Построить на графике 1 зависимость Eq = f (iy ) . Вид характеристики показан на рис.1.5.

Ф о р м а 2

Характеристика холостого хода по поперечной оси

Id = 0 , Iq = 0

Eq, B

4.2. Внешние характеристики

Ud = f(id) при iy = const

-Разомкнуть SЗ.

-Измерить ток управления iy, соответствующий напряжению Udн.

-Измерить iy , Uy , Ud и занести в таблицу по форме 3.

-Измерить ток Iqo .

-Включить SЗ.

-Измерить ток Iq.

-Регулировать rШ так, чтобы добиться постоянства тока Iq = Iqo при включении

и выключении SЗ. Этот случай будет соответствовать единичной степени компенсации КК=1.

-Изменять ток нагрузки Id реостатом R2 так, чтобы получить 3...4 точки отсчета.

-Измерять напряжение Ud, ток нагрузки Id, ток поперечной цепи Iq , ток шунта IШ, ток iy и напряжение управления Uy .

-Заносить данные в таблицу по форме 3.

Фо р м а 3

- Повторить опыт для КК < 1 и КК >1. Заносить данные в таблицу по форме 3.

- Построить на графике 2 внешние характеристики Ud = f(Id) для трех степеней компенсации.

Вид кривых показан на рис.1.6.

5.Краткие выводы

5.1.Оценить влияние коэффициента компенсации КК на изменение

напряжения ∆Ud при переходе от режима холостого хода к режиму номинальной нагрузки, используя график 2.

5.2. Вычислить коэффициенты усиления ЭМУ по мощности при номинальном режиме работы для КК = 1:

- первой ступени

K1 = Eq Iq , IyU y

где ЭДС Eq определяется из графика 1по кривой Eq = f (iy ) ; - второй ступени

K2 = Ed Id ; IqUq

- результирующий коэффициент усиления

KP = K1 K2 = Ud Id . IyU y

6. Литература: [1], c. 85…93.

Р А Б О Т А 2

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ (УПРАВЛЯЕМЫЙ)

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

Исследование рабочих и регулировочных свойств исполнительного двигателя постоянного тока (ИДПТ) при различных способах управления.

2.Основные теоретические положения

Всхемах автоматики наряду с исполнительными двигателями переменного тока широкое распространение получили исполнительные двигатели постоянного тока.

К положительным качествам, способствующим их широкому применению, относятся следующие:

- возможность просто, плавно и экономично регулировать частоту

вращения в широком диапазоне;

-устойчивость работы при любых частотах вращения;

-линейность механических и, в большинстве случаев, регулировочных характеристик;

-высокий пусковой момент;

-уменьшенные габариты и масса (в 2...3 раза по сравнению с асинхронными двигателями).

Основным недостатком двигателей постоянного тока является наличие коллектора и щеток, что может вызвать искрение под щётками, ненадежность работы и т.д.

Исполнительные двигатели постоянного тока выполняются только с независимым возбуждением - электромагнитным или от постоянных магнитов. При электромагнитном возбуждении двигатели могут иметь якорное и

полюсное управление.

Якорное управление

При якорном управлении обмоткой возбуждения является обмотка полюсов, а на обмотку якоря, служащую обмоткой управления, подается входной сигнал лишь тогда, когда требуется вращение якоря. Путем изменения напряжения на обмотке управления добиваются нужного момента или частоты вращения якоря. Поскольку UB =U1 = const, ФB= Ф1 = cФU1 = const, ЭДС,

Вращающий момент, развиваемый двигателем, образуется за счет

Для того, чтобы характеристикам двигателя придать универсальный характер, независящий от мощности и конструктивных особенностей двигателя, пользуются системой относительных единиц. В частности, напряжение управления измеряется в долях напряжения возбуждения, и их отношение называется коэффициентом сигнала

За единицу момента принимают момент, развиваемый двигателем в режиме пуска (n = 0) при а = 1

двигателя с якорным управлением является линейной функцией скорости (ν) и сигнала управления (а).

Семейство механических характеристик представлено на рис.2.1.

M2 = 0

M 2H

то при m = const получим уравнение регулировочной характеристики.

Как видно из (2.9), частота вращения v пропорциональна сигналу управления а. Семейство регулировочных характеристик представлено на рис.2.2.

является нелинейной функцией частоты вращения v.

При пуске (v=0) и холостом ходе (m=0) механическая мощность равна нулю и достигает максимума при частоте вращения

в значительной степени зависит от коэффициента сигнала. Мощность, потребляемая двигателем, складывается из двух слагаемых: мощности возбуждения

P1 =U12 / r1 = const,

составляющей в зависимости от мощности двигателя от 5 до 30 % от полной потребляемой мощности, и мощности управления

P2 =U2 I2 =U2 (U2 − E2 )/ R2 ,

представляющей основную мощность, потребляемую двигателем.

Полюсное управление

При полюсном управлении обмоткой возбуждения является обмотка якоря, постоянно подключенная к сети с напряжением UВ = U2 = const, а обмотка полюсов является обмоткой управления. В таком случае основной магнитный поток, создаваемый полюсами, не остается постоянным и при отсутствии насыщения пропорционален сигналу управления

Рассуждая аналогично случаю якорного управления, можно получить уравнение механической характеристики двигателя с полюсным управлением в виде

Отсюда видно, что механические характеристики линейны, но в отличие от якорного управления их жесткость не остается постоянной, а падает с уменьшением коэффициента сигнала (рис.2.3).

M 2

Из (2.14) при m = const может быть получено уравнение регулировочной характеристики

Из этого уравнения, а также из кривых рис.2.4, где построено семейство регулировочных характеристик, следует, что в отличие от якорного

управления, регулировочные характеристики нелинейны. Это является большим недостатком полюсного способа управления. Еще большим недостатком этого способа управления является неоднозначность регулировочных характеристик при малых моментах нагрузки.

Полная механическая мощность на валу в относительных единицах при полюсном управлении

При частоте вращения

механическая мощность максимальна, не зависит от коэффициента управления и составляет

Мощность возбуждения является мощностью якоря. Это – основная часть потребляемой мощности, равная сумме полной механической мощности двигателя и потерям в якоре. Мощность управления идет лишь на покрытие электрических потерь в обмотке полюсов. Ее величина незначительна, особенно при малых сигналах управления, и равна

3. Описание лабораторной установки

Схема для испытания исполнительного двигателя постоянного тока представлена на рис.2.5.

Напряжения на обмотки полюсов U1 и якоря U2 подаются делителями напряжения R1 и R2. Величина этих напряжений, а также токи I1 и I2, потребляемые обмотками, измеряются соответственно вольтметрами VI и V2 и амперметрами Аl, А2.

Частота вращения двигателя измеряется с помощью тахогенератора постоянного тока.

Момент нагрузки на валу (равный полезному моменту двигателя) создается электромагнитным тормозом и регулируется изменением его тока возбуждения

с помощью реостата R3. Отсчет величины момента нагрузки M2 производится по верхней шкале тормоза.

R1 R2

V1 V2

Рис. 2.5

При работе с исполнительным двигателем постоянного тока, имеющим электромагнитное возбуждение, необходимо помнить, что снятие или значительное уменьшение напряжения питания полюсов может привести к резкому, а порой и недопустимому, увеличению частоты вращения двигателя. Чем больше мощность двигателя, тем опаснее это обстоятельство, поэтому промышленные двигатели снабжаются специальной автоматикой, недопускающей этого явления.

В связи с этим необходимо соблюдать определенный порядок пуска в ход двигателя: в первую очередь напряжение подается на обмотку полюсов (выключатель S1) и увеличивается до номинального значения; затем включается обмотка якоря (выключатель S2), напряжение на которой плавно повышается от нуля до необходимого значения.

Выключение двигателя производится в обратном порядке: сначала выключают обмотку якоря (выключатель S2), а затем обмотку полюсов

(выключатель S1).

4.Порядок выполнения работы

4.1.Якорное управление: Uy =U2, U1= U1H = const

4.1.1.Рабочие и механические характеристики

-Включить S1.

-Установить номинальное напряжение UH на обмотке возбуждения и поддерживать его постоянным во время опыта.

-Установить движок делителя напряжения R2 в нулевое положение.

-Включить S2.

-Установить номинальное напряжение UН на обмотке управления (обмотке якоря), что соответствует коэффициенту сигнала

a2 = U2/U2H= 1.

-Измерить напряжения и токи обмотки возбуждения U1, I1, обмотки якоря U2, I2; частоту вращения n в режиме холостого хода (момент M2=0) и занести данные в таблицу по форме 1.

-Включить питание электромагнитного тормоза с помощью SЗ.

-Изменять величину тормозного момента M2 так, чтобы снять 3...4 точки отсчета.

-Заносить данные измерений в таблицу по форме 1.

Фо р м а 1

Рабочие и механические характеристики