Лабораторная работа №3. «Исследование регулировочных свойств электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе» генератор-двигатель

Цель работы:

• 1. Приобрести практические навыки в регулировке электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе «генератор-двигатель» .
• 2. Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о работе системы «генератор-двигатель» .

Теоретическая часть.

Механическими характеристиками (МХ) двигателя называются зависимости установившейся частоты вращения от вращающего момента — n=f₁(M) или щ=f₂(M).

Электромеханическими характеристиками (ЭМХ) двигателя называются зависимости установившейся частоты вращения от тока — n = f₃(I) или щ = f₄(I).

Характеристики называют естественными, если они получены при номинальных условиях питания (при номинальных напряжении и частоте вращения), номинальном возбуждении и отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря. Характе-ристики двигателя называются искусственными при измене-нии любого из перечисленных выше факторов.

Принципиальная схема включения ДПТ с независимым возбуждением по системе Г-Д приведена на рис. 33. Здесь генератор М3 с постоянной угловой скоростью приводится во вращение асинхронным двигателем М4. Питание цепей возбуждения генератора М3 и исполнительного двигателя М2 осуществляется от независимых источников постоянного тока ШИП-3.

Рис. 33. Принципиальная схема включения ДПТ с независимым возбуждением по системе Г-Д

Якорь двигателя М2 присоединяется непосредственно к якорю генератора М3. Электродвижущая сила генератора определяется по формуле:

Следовательно, при постоянной частоте вращения генератора его ЭДС будет определяться магнитным потоком, который легко регулируется током возбуждения.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа для цепей якоря машин М2 и М3 можно записать.

или.

.

где I_Я — ток якоря генератора и двигателя; R_Г — сопротивление цепи якоря генератора; R_Я.ДВ — сопротивление цепи якоря двигателя; Фг, Фдв — соответственно магнитный поток генератора и двигателя;Rя.г, Rя. дв — сопротивления якорных цепей генератора и двигателя. Отсюда частота вращения двигателя.

Так как.

то.

Механические характеристики двигателя располагаются в четырёх квадрантах (рис. 34). Как видим система Г-Д обеспечивает двухзонное регулирование частоты вращения — до основной скорости изменением ЭДС генератора при постоянном потоке двигателя, а выше основной регулированием тока возбуждения двигателя при постоянной, равной номинальному значению ЭДС генератора.

Верхний предел частоты вращения при регулировании с постоянным потоком двигателя ограничивается номинальным значением ЭДС генератора и тем перепадом скорости, который обусловлен нагрузкой и сопротивлением якорной цепи. стенд программный подключение лабораторный Нижний предел регулирования определяется заданным относительным перепадом частоты вращения при заданном изменении нагрузки. Этот относительный перепад, называемый статизмом, определяется при минимальной частоте вращения для случая изменения момента нагрузки от нуля до М_НОМ как.

или.

Отсюда допустимый диапазон регулирования:

где n_0max — максимальная частота вращения двигателя при номинальной ЭДС генератора; n_0min — минимальная частота вращения при минимальной ЭДС генератора; ?n_*ном — относительный перепад частоты вращения при Е_г.ном.

Задание на выполнение лабораторной работы.

• 3.3.1. Для заданного преподавателем статизма используя паспортные данные машин М2, М3 рассчитать диапазон регулирования частоты вращения машины М2 вниз от основной.
• 3.3.2. Снять скоростные характеристики системы Г-Д вниз от основной частоты вращения (I_в.М2=const, I_в.М3=const) в расчётном диапазоне регулирования.
• 3.3.3. Снять скоростные характеристики М2 вверх от основной частоты вращения для диапазона регулирования вверх Д=1.5. E_М3=const, I_в.М3=const.

Методика выполнения

• 1. Запустить программу удаленного управления рабочим столом (см. выше).
• 2. Запустить программу El-drive
• 3. Пройти тест по 3-й лабораторной работе «Проверка знаний» >Лаб.№ 3 «Исследование регулировочных свойств электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе «генератор-двигатель»
• 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. № 3 «Исследование регулировочных свойств электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе «генератор-двигатель». Откроется окно лабораторной работы № 3. (см. рис. 35).

Рис. 35 Окно лабораторной работы № 3.

• 7. Задать ток возбуждения двигателя М2 равными 400mA. Стабилизировать напряжение PV2 на уровне 100 В.
• 8. Выбрать опцию «Показать график» из меню «График». Затем нажать кнопку «Старт». В процессе выполнения работы можно скрыть график и наблюдать за показаниями приборов. Если в процессе выполнения работы в области построения не видно графика необходимо изменить масштаб или сдвинуть оси координат в нужном направлении. При необходимости остановить процесс нажмите кнопку «Стоп» .
• 9. Снять скоростные характеристики системы при различных значения возбуждения М2 и различных напряжениях PV2. (Задается преподавателем).
• 10. После нажатия на кнопку «Стоп» либо при 100%-ном выполнении работы инвертор и ШИПы отключаются. Теперь нужно зафиксировать результаты работы .Для этого, 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.
• 11.. Для сохранения графика выполнить действия аналогичные пп. 6.3−6.4 в л.р. № 1.
• 12. Нажать кнопку «Выход» .

Контрольные вопросы.

• 1. Что собой представляет система Г-Д?
• 2. Какие способы регулирования частоты вращения при работе электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе Г-Д?
• 3. Каковы достоинства и недостатки системы Г-Д?
• 4. Как будет изменяться частота вращения ИД при уменьшении тока возбуждения генератора?
• 5. Какова обычно бывает кратность регулирования частоты
• 6. вращения ИД в системе Г-Д при изменении напряжения в цепи якоря и при изменении тока возбуждении ИД?
• 7. Почему механические характеристики ИД в системе Г-Д почти прямолинейны?
• 8. Как изменить направление вращения якоря ИД в системе Г-Д? Научно-техническое предприятие «Центр». Описание лабораторных работ «Электропривод». Могилев, 2005.