Методика выполнения лабораторных работ при управлении стендами при помощи программы el-drive

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ И МАХОВОГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТОДОМ СВОБОДНОГО ВЫБЕГА» .

Цель работы:

Определить момент инерции и маховый момент электропривода. Приобрести практические навыки в опытном определении момента инерции электропривода.

Теоретическая часть

Момент инерции (маховый момент) электропривода или двигателя может быть определен экспериментально методами крутильных колебаний, маятниковых колебаний, падающего груза и свободного выбега. Выбор метода зависит от условий проведения эксперимента, наличия оборудования, приборов, возможности разборки двигателя и т. д.

Метод крутильных колебаний. Предварительно двигатель разбирают, чтобы освободить ротор от крышек и подшипников. Ротор за конец вала подвешивают на стальной проволоке, второй конец которой жестко закрепляют в опоре. При этом нужно обеспечить строгую вертикаль оси ротора. Проволоку с подвешенным ротором закручивают из положения равновесия на некоторый угол и подсчитывают число полных колебаний, совершаемых ротором, за достаточно большой промежуток времени t.

Метод маятниковых колебаний. Ротор крепится любым способом, например, проволокой к отрезку угловой стали так, чтобы вершина уголка могла быть использована в качестве призмы, относительно которой ротор совершает колебания. Оба конца полученного маятника опирают на горизонтальные металлические опоры таким образом, чтобы ротор мог совершать колебания относительно точек опоры. Момент инерции ротора относительно оси, совпадающей с вершиной уголка (если пренебречь моментом инерции этого уголка) определится как:

где, G — вес ротора, кг; a — расстояние между осью ротора и осью качания, м.

Метод падающего груза. Недостатком описанных выше двух методов определения момента инерции ротора является необходимость разборки двигателя. Метод падающего груза позволяет определить момент инерции без разборки. На конце вала или шкива на валу навивают несколько витков гибкого шнура. Другому концу шнура с прикрепленным к нему грузом дают возможность опускаться. При эксперименте измеряют время t, за которое груз опускается на высоту h. Момент инерции.

где m — масса груза, кг; r — радиус вала или шкива, м; tвремя опускания груза, с; h — высота опускания груза, м.

Метод свободного выбега. Изложенные выше методы при значительных размерах и весе ротора становятся малопригодными или совершенно непригодными, если нужно определить момент инерции электропривода и общего махового момента системы электропривода. В подобной ситуации пользуются методом свободного выбега или самоторможения.

Сущность этого метода состоит в следующем. Исследуемый агрегат, включающий в себя электродвигатель и механически соединённые с ним элементы, разгоняется до некоторой установившейся частоты вращения щ₀ в режиме холостого хода. После этого электродвигатель отключают от сети, и наступает процесс свободного выбега. Ротор двигателя и соединенный с ним механизм (если он есть) за счет накопленной кинетической энергии продолжают вращаться. Из-за потерь на трение частота вращения падает. Снижение частоты вращения будет тем больше, чем больше тормозящее действие сил трения и чем меньше запас кинетической энергии. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, должна быть равна уменьшению во времени кинетической энергии электропривода. Торможение происходит за счёт внутренних сил трения.

На преодоление этих сил затрачивается кинетическая энергия А, запасённая во вращающихся частях агрегата:

(1).

где J_{общ — общий момент инерции агрегата, ?0 — угловая частота вращения электродвигателя на холостом ходу (х.х.).}

С другой стороны, эта энергия может быть определена как произведение мощности, затраченной на приведение во вращение агрегата в режиме х.х. P_{вр.0 на время свободного выбега t0:}

(2).

Приравняв (1) и (2), получим выражение общего момента инерции.

(3).

По полученному значению момента инерции определяют маховый момент:

(4).

По опыту холостого хода и паспортным данным двигателя определяют Pвр.0.

где R_Я — сопротивление цепи якоря, I₀-ток холостого хода, U₀-напряжение холостого хода, U_щ?2В-падение напряжения на щётках.

По кривой выбега определяют t₀. Для этого проводят касательную к кривой выбега в точке щ₀. Пересечение касательной с осью времени t даст t₀.

Задание на выполнение лабораторной работы.

• 1. Снять кривые щ=f (t) свободного выбега и отчеты, выдаваемые лабораторным модулем программы для двух пар двигателей (М1-М2 и М3-М4). Сохранить отчеты в виде файлов с расширением *.txt и графики зависимостей в виде растровых изображений (*.bmp) отдельную папку.
• 2. Рассчитать момент инерции и маховый момент для агрегата М1. Рассчитать момент инерции и маховый момент агрегата М3.
• 3. Оценить моменты инерции электромашинных агрегатов используя габаритные размеры маховиков и паспортные данные двигателей. Плотность железа 7800кг/м3. Сравнить результаты. Паспортные данные двигателей даны в разделе справочные данные для выполнения лабораторных работ.

Методика выполнения

• 1. Запустить программу удаленного управления рабочим столом (см. выше).
• 2. Запустить программу El-drive
• 3. Пройти тест по 1-й лабораторной работе «Проверка знаний» >" Лаб.№ 1 Свободный выбег"
• 4. После успешного прохождения теста, в меню откроются пункты «Проведение лаб. работ», «Настройки», «Просмотр журнала событий» .
• 5. Войти в меню «Настройки» и установить маркер напротив пункта «Режим управления», который позволит управлять стендом с ПК и маркер напротив пункта «Регистрировать по событию»
• 6. Войти в пункт меню «Проведение лаб. работ» выбрать пункт «Лаб. № 1 Свободный выбег» и затем «Свободный выбег М1-М2», как показано на рис. 28.

Рис. 28 Запуск лабораторной работы № 1

7. В открывшемся окне лабораторной работы № 1(см. рис. 29) необходимо выполнить следующие действия:

8. В окне лабораторной работы задать параметр «Начальная скорость» равным 90 рад/с.

• 9. Нажать кнопку «Пуск». После окончания построения графика, в меню «Отчет» выбрать пункт «Создать новый», затем из того же меню пункт «Просмотр и редактирование», просмотреть отчет и сохранить его в указанном преподавателем месте или в вашей папке.
• 9.1 Кнопками управления масштабом графика добиться, чтобы он занимал всю площадь координатной плоскости, как показано на рис. 30.
• 9.2 Сохранить результаты эксперимента лабораторной работы как указано в пункте «Методика снятия показаний лабораторных экспериментов в программе El-drive»
• 10. Повторить действия пп. 8.1 — 8.4 для агрегата М3-М4.
• 11. После выполнения лабораторной работы нажать кнопку «Стоп», закрыть окно лабораторной работы, в общем окне программы El-drive нажать кнопку «Общий стоп», закрыть окно программы El-drive.
• 12. Закрыть окно программы уделенного доступа Radmin Viewer 3.0 и Windows Media.

Контрольные вопросы.

• 1. На какие свойства электропривода влияет величина момента инерции и махового момента?
• 2. Как можно изменить момент инерции? С какой целью уменьшают или увеличивают момент инерции?
• 3. Методы определения момента инерции. Их сущность.
• 4. Что такое маховый момент и какова его зависимость от момента инерции?
• 5. На чём основан метод свободного выбега для определения момента инерции?
• 6. Что представляет собой кривая выбега и каков порядок снятия данных для её построения? Научно-техническое предприятие «Центр». Описание лабораторных работ «Электропривод». Могилев, 2005.
• 7. Сущность формул для расчета момента инерции.