Лабораторная работа: Исследование электропривода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ Г.И. НОСОВА»

Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники

Лабораторная работа

На тему: «Исследование электропривода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения»

Выполнили:

Ахмедвалиев А.Г.

Магнитогорск, 2019 год

Исследование электропривода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения

Цель работы: исследование и изучение электромеханических свойств электропривода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения в различных статических режимах.

Программа работы

1. Экспериментальная часть

1.1. Ознакомление с электрооборудованием лабораторной установки.

1.2. Снятие естественной скоростной и механической характеристик ????f(IЯ), ????f(М) при U?UН, IВ ?IВН , Rd ??0.

1.3. Снятие реостатных характеристик ????f(IЯ), ????f(М) при U?UН, IВ ?IВН , Rd ??const (при 2 различных значениях Rd ).

1.4. Снятие характеристик ????f(IЯ), ????f(М) при nдв ?1000 (об/мин), Rd ??0 и ослабленном магнитном потоке, IВ ??0,5?IВН.

1.5. Снятие характеристик ????f(IЯ), ????f(М) в режиме динамического торможения при двух значениях добавочного сопротивления в цепи ротора Rd1, Rd1 ?Rd2.

2. Расчетная и графическая части

2.1. Рассчитать естественные и реостатные характеристики ????f(IЯ), ????f(М), а так же характеристики при ослаблении магнитного потока.

2.2. Для каждой экспериментальной точки рассчитать значение момента двигателя М1.

2.3. На одном графике построить характеристики ????f(М) естественную, реостатные и при ослаблении магнитного потока.

2.4. То же для скоростных характеристик ????f(IЯ).

2.5. На одном графике построить характеристики ????f(М) в режиме динамического торможения.

2.6. То же для характеристик ????f(IЯ).

2.7. Рассчитать величины добавочных сопротивлений для реостатных характеристик и в режиме динамического торможения.

2.8. Сделать выводы по работе.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Снятие естественной механической характеристики

3.1.1. До проведения экспериментов ознакомиться с электрооборудованием лабораторной установки, силовой схемой стенда.

3.1.2. Собрать силовую схему лабораторной установки, представленную на рис. 1.

Перед началом каждого эксперимента, необходимо собрать вручную схему с помощью силовых проводников, которые находятся в ящике стенда. Собрав схему, нужно показать её преподавателю или учебному мастеру для проверки, затем включать питание.

В лабораторной работе исследуемым является двигатель М1, поэтому асинхронная машина М2 будет создавать для М1 статический момент на валу.

После того, как схема собрана, необходимо настроить электроприводы для эксперимента.

3.1.3. Двигатель М1 будет управляться тиристорным преобразователем в разомкнутой системе, для чего на панели команд (рис. 2) установить тумблер SA5 в правое положение «Разомкнутая система», SA4 в левое положение «Скорость»

3.1.4. Тумблер SA2 установить в правое положение для задания направления вращения «Вперед», а SA3 в левое положение «Назад».

3.1.5. Электропривод нагрузочной машины АД нужно настроить для создания момента. Для этого, на панели команд частотного преобразователя (рис. 3) установить тумблер SA4 в левое положение «Момент».

3.1.6. Тумблер SA3 установить в левое положение для задания направления «Назад», а SA2 «Вперед» - в правое положение.

3.1.7. Потенциометр R2 установить в крайнее левое положение до упора, при этом начальное задание на момент АД будет равным нулю.

3.1.8. Включить питание стенда последовательно кнопками «Пуск» контакторов КМ, КМ1 и КМ2.

3.1.9. Включить тумблеры:

- на тиристорном преобразователе SA1 вправо; - на частотном преобразователе SA1 влево.

Тем самым, разрешив подачу импульсов на силовые ключи. 3.1.10. Сопротивлением R3 выставить номинальный ток возбуждения двигателя М1, iВН ??0,58 (А).

3.1.11. Разогнать двигатель М1 до скорости 1000 об/мин, удерживанием кнопки SB1 (Ud больше). Уменьшение задания скорости, осуществляется кнопкой SB2 (Ud меньше).

3.1.12. Потенциометром R2 частотного преобразователя плавно увеличивать момент на валу М1, снимая показания приборов PV1, PA1, PV4, заносить их в таблицу 1. Скорость двигателя М1 будет снижаться с увеличением тормозного момента со стороны АД М2, что свидетельствует о двигательном режиме работы М1.

Таблица 1- Механические и скоростные характеристики

3.1.13. Для снятия характеристики с ослабленным магнитным потоком, необходимо уменьшить нагрузочный момент до нуля, выкручивая ручку потенциометра частотного преобразователя R2 в крайнее левое положение.

3.1.14. Уменьшить ток возбуждения машины М1 в 2 раза (IВ ??0,29А) ручкой потенциометра R3.

3.1.15. Снять характеристику с ослабленным потоком, см. п. 3.1.12.

3.1.16. После эксперимента по снятию характеристик, уменьшить нагрузочный момент до нуля, выкручивая ручку потенциометра R2 в крайнее левое положение, (рис. 3).

3.1.17. Уменьшить напряжение якоря М1 до нуля, удерживая кнопку SB2 (Ud меньше), (рис. 2).

3.1.18. Снять разрешение на подачу управляющих импульсов на силовые ключи частотного (тумблер SA1 - вправо) и тиристорного преобразователей (тумблер SA1 - влево).

3.1.19. Выключить питание стенда кнопкой «Стоп» контактора КМ.

3.2. Снятие реостатных характеристик

3.2.1. Собрать силовую схему лабораторной установки, представленную на рис. 1.22. Необходимо снять две искусственные реостатные характеристики с введением добавочного сопротивления в цепь якоря М1:

- с добавочным сопротивлением Rd1 ?Rd2 , (рис. 4);

- с добавочным сопротивлением 2Rd1 ??2Rd2 , (рис. 5).

3.2.2. Повторить процедуру настройки электроприводов стенда и снятия характеристики, п. 3.1.3. - 3.1.12.

3.2.3. После эксперимента по снятию реостатной характеристики с добавочным сопротивлением Rd1 ?Rd2 , отключить стенд, следуя п. 3.1.16. - 3.1.19.

3.2.4. Увеличить омическое сопротивление якорной цепи машины М1, добавив последовательно обмотки якоря 2Rd1 ??2Rd2 .

3.2.5. Повторить процедуру настройки электроприводов стенда и снятия характеристики, п. 3.1.3. - 3.1.12.

При снятии реостатной характеристики с добавочным сопротивлением 2Rd1 ??2Rd2 , (рис. 5), есть возможность снять участок противовключения (скорость двигателя меняет направление).

ВНИМАНИЕ! Снимая этот режим, нужно следить за тем, чтобы ток якоря не превышал двойного номинального тока двигателя М1 (IЯ ??2IН ). В режиме противовключения скорость двигателя низкая, тем самым он не может охлаждать себя потоком воздуха от вентилятора на валу. Поэтому эксперимент по снятию участка противовключения необходимо проводить быстро, чтобы не перегревать обмотки и изоляцию двигателя.

3.2.6. После эксперимента по снятию реостатной характеристики с добавочным сопротивлением 2Rd1 ??2Rd2 , отключить стенд, следуя п. 3.1.16. - 3.1.19.

3.3. Снятие механических характеристик в режиме динамического торможения

3.3.1. При отключенном напряжении питания стенда (нажата кнопка «Стоп» контактора КМ), собрать силовую схему для снятия двух механических характеристик двигателя М1 в режиме динамического торможения:

- с добавочным сопротивлением Rd1(рис. 6);

- с добавочным сопротивлением Rd1 ?Rd2 (рис. 7).

3.3.2. Произвести настройку нагрузочного привода АД и включение стенда согласно п. 3.1.5. - 3.1.10.

3.3.3. Потенциометром R2 частотного преобразователя плавно увеличивать момент на валу М1, снимая показания приборов PA1, PV4, заносить их в таблицу 1.

3.3.4. После эксперимента по снятию характеристик динамического торможения, отключить стенд, следуя п. 3.1.16. - 3.1.19.

1. Естественная характеристика при Iв=0,58 А.

Паспортные данные двигателя, дросселя и трансформатора указаны в таблицах 1-3.

Таблица 1-Паспортные данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения 4ПБМ 112LГ04

Таблица 2- Паспортные данные сглаживающего дросселя двигателя постоянного токееее

Таблица 3- Паспортные данные питающего трансформатора ТСТ 19/0208

1. Естественная характеристика при Iв=0,58 А; Rd=0; U=220В.

Определим активное сопротивление фазы трансформатора:

,

где - Мощность потерь короткого замыкания:

- номинальный ток первичной обмотки трансформатора:

,

Определим полное сопротивление трансформатора:

,

где - напряжение короткого замыкания:;

- первичное напряжение трансформатора:

,

Определим индуктивное сопротивление трансформатора:

,

,

Определим индуктивность фазы трансформатора:

,

,

Определим номинальный поток двигателя по формуле:

=1,24*2,5=3,1 ОМ

ѓЦn=0,1047*2000= 209,4 рад/с.

,

Расчет эквивалентного сопротивления нужно производить с учетом суммы всех сопротивлений, находящихся в якорной цепи и нагрева обмотки якоря и сглаживающего дросселя до 800С.

,

,

1) Определим угловую скорость щ для скоростных характеристик по формуле: электрооборудование торможение трансформатор скорость

где Iя- измеренный ток якоря: приведён в таблице 4.

,

Определим угловую скорость щ для электромеханических характеристик по формуле:

,

Данные дальнейшего расчёта приведены в таблице 4.

1) Определим момент по формуле:

,

где Iя - ток якоря ДПТ, А.

Для расчёта момента принимаем кФ=0,94 (таблица 2).

*0,94= 2,82Нм

Дальнейший расчёт угловой скорости и момента М приведён в таблице 4.

Таблица 4- Данные расчёта естественных характеристик

2. Естественная характеристика при Iв=0,58 А; Rd=0; U=110В.

Определим активное сопротивление фазы трансформатора:

,

где - Мощность потерь короткого замыкания:

- номинальный ток первичной обмотки трансформатора: