Работа №4. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ

"ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ -

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА"

Цель работы

Исследование рабочих свойств системы "Тиристорный преобразователь -двигатель постоянного тока" (ТП-Д), способов регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока.

Программа работы

1. Изучить принципы работы с модулем тиристорного преобразователя (Приложение Б).

2. Изучить схему для снятия характеристик системы ТП-Д.

3. Снять естественные механическую и электромеханическую характеристики двигателя.

4. Снять искусственные механическую и электромеханическую характеристики ДПТ при изменении напряжения якоря.

5. Снять регулировочные характеристики системы ТП-Д.

6. Снять переходные процессы при пуске/останове двигателя.

7. По полученным данным построить опытные кривые, составить отчет по работе.

Пояснения к работе

В лабораторной работе используются следующие модули:

- модуль питания стенда (МПС);

- модуль питания (МП);

- силовой модуль (СМ);

- модуль преобразователя частоты (ПЧ);

- модуль тиристорного преобразователя (ТП);

- модуль регуляторов (МР);

- модуль ввода/вывода (МВВ).

Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

- согласно указаниям (Приложение Б) перевести модуль тиристорного преобразователя в режим регулирования скорости, установить переключатель SA3 в положение «Авт», SA4 - в положение "НМ", кнопку "Сеть" - в нижнее положение, SA6 - в нижнее положение;

- переключатель SA1 модуля ПЧ установить в среднее положение, потенциометр RP1 - на минимум снимаемого напряжения (крайнее положение против часовой стрелки), переключатель SA3 - в нижнее положение;

- потенциометр сигнала задания на модуле регуляторов установить в крайнее положение против часовой стрелки, переключатель SA5 установить в положение «3,5», SA6 установить в положение «0».

 

Исследуемый двигатель постоянного тока входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М2, нагрузочную машину - асинхронный электродвигатель с фазным ротором - Ml, импульсный датчик скорости МЗ.

Для проведения работы на персональном компьютере должно быть запущено ПО Labdrive и выбрана соответствующая работа.

Схема для исследования системы приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема для исследования системы ТП-Д

 

Двигатель постоянного тока (ДПТ) подключается к модулю тиристорного преобразователя (ТП) через датчики тока и напряжения. Якорная обмотка присоединяется к выходам якорного преобразователя модуля ТП, Обмотка возбуждения - к выходам нерегулируемого источника напряжения =220В модуля ТП.

Выход регулятора тока модуля регуляторов подключается ко входу XI модуля ТП, а также ко входу А4 модуля ввода/вывода. На вход регулятора тока подается сигнал задания с потенциометра RP1 модуля.

В качестве нагрузочной машины выступает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты ПЧ.

Преобразователь частоты запитывается трехфазным напряжением 3x380В от модуля МП.

Выходы датчиков тока и напряжения, а также ПЧН силового модуля подключаются к входам Al, A2 , A3 модуля ввода/вывода соответственно.

После сборки схемы необходимо настроить преобразователь частоты на режим регулирования момента (Приложение А).

 

 

4.1 Естественная механическая и электромеханическая характеристики системы

Естественные характеристики представляют собой зависимости частоты вращения двигателя от тока якоря (электромеханическая характеристика) и от момента на валу электродвигателя (механическая характеристика):  

ω = f(I_я),  ω = f (М_в) при постоянной величие питающего напряжения U_я=const.

Для снятия характеристик необходимо:

- включить автоматические выключатели QF1, QF2;

- включением кнопки «Сеть» подать напряжение на ТП;

- подать разрешение на работу ТП (SA6) и установить потенциометром RP1 модуля регуляторов выходное напряжение ТП 200В;

- разрешить работу ПЧ (SA3) и, выбрав необходимое направление вращения АДФР, задавать потенциометром RP1 модуля ПЧ момент нагрузки. При снятии опыта следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5А;

-при проведении опыта желательно зафиксировать несколько точек двигательного и генераторного режимов. Результаты опыта заносить в таблицу 4.1.

После проведения опыта вывести RP1 модуля ПЧ в крайнее левое положение, переключатель SA1 установить в среднее положение, остановить ДПТ.

Таблица 4.1

Данные опыта				Расчетные данные
IЯ, А	Uя, В	IВ, А	n, об/мин	ω, рад/с	Ря,Вт	ΔРэл, Вт	Рв, Вт	Мв, Н∙м

 

Расчетные данные.

Частота вращения электродвигателя, рад/с

Мощность на выходе тиристорного преобразователя, Вт

Электрические потери в якорной цепи электродвигателя, Вт

                   

где R_я- сопротивление якорной цепи ДПТ (Приложение В), Ом.

Мощность на валу двигателя:

                   

где - механические потери электродвигателя (Приложение В), Вт.

Момент на валу двигателя, Н∙м

По результатам опыта построить характеристики ω= f(I_Я), ω = f(M_B), сравнить с аналогичными характеристиками двигателя (Работа №1).

4.2 Снятие искусственной характеристики

Искусственные характеристики при пониженном напряжении представляют собой зависимости частоты вращения двигателя от тока якоря (электромеханическая характеристика) и от момента на валу электродвигателя (механическая характеристика): ω = f(I_я), ω = f(M_B) при напряжении якоря, не равном номинальному, отсутствии добавочных сопротивлений в якорной цепи, номинальном потоке возбуждения.

Опыт снимается аналогично предыдущему. При выполнении опыта установить напряжение U_TП по указанию преподавателя.

При установке пониженного напряжения зафиксировать точку короткого замыкания.

Результаты измерений занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Данные опыта				Расчетные данные
IЯ, А	Uя, В	IВ, А	n, об/мин	ω, рад/с	РЭЛ, Вт	ΔРЭЛ, Вт	Рв, Вт	Мв, Н∙м

 

4.3 Снятие регулировочных характеристик

Регулировочные характеристики представляют собой зависимости напряжения на выходе преобразователя, частоты вращения, мощности на выходе ТП и на валу, КПД электродвигателя от напряжения управления: U_я, ω, Р_ЭЛ, Р_В, η=f(U_BX), I_Я =const.

Для снятия данной характеристики необходимо при постоянном значении тока якоря изменять величину сигнала задания, фиксируя показания измерительных приборов.

Опыт проводится на холостом ходу и под нагрузкой, создаваемой преобразователем частоты.

Порядок проведения опыта:

- подать напряжение на тиристорный и частотный преобразователи, запустить ТП, установив выходное напряжение на уровне 200В;

- с помощью преобразователя частоты установить ток якоря, заданный преподавателем;

- изменяя положение RP1 МР регулировать выходное напряжение преобразователя. После установки определенного напряжения регулировкой потенциометра RP1 модуля ПЧ добиться заданного тока якоря ДПТ. Результаты занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Данные опыта				Расчетные данные
UВХ, В	UЯ, В	IЯ, А	n, об/мин	ω, рад/с	РЯ, Вт	ΔРЭЛ, Вт	РВ, Вт	η

После проведения опыта необходимо снять нагрузку с электродвигателя переведением тумблера SA1 модуля ПЧ в среднее положение, остановить ДПТ, убрать разрешение на работу тиристорного преобразователя (SA6 в нижнее положение), выключить питание стенда.

По результатам опыта построить регулировочные характеристики системы для двух значения тока якоря, объяснить их отличие.

 

4.4 Снятие переходных процессов системы

Для снятия переходных процессов пуска/останова необходимо установить масштаб по времени в окне лабораторной работы на уровне 10 с и заснять процесс пуска/останова при пониженном напряжении якоря ТП.

Опыт проводится в следующей последовательности:

- включить автоматические выключатели QF1 (МПС), QF2 (МП);
- включением кнопки «Сеть» модуля ТП подать напряжение на

преобразователь;

- подав разрешение на работу ТП (SA6), установить частоту вращения на
уровне 250.. .300 об/мин;

- остановить ДПТ, переведя переключатель SA5 в среднее положение;
- произвести последовательно включение и выключение ТП переведением

SA5 из среднего положения в одно из крайних, а затем обратно, одновременно фиксируя переходные процессы на экране компьютера.

По результатам опытов составить отчет по проделанной работе, в котором привести таблицы с опытными и расчетными данными, а также опытные кривые характеристик. Сделать выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие способы регулирования частоты вращения ДПТ существуют?

2. Как осуществляется регулирование напряжения на выходе ТП?

3. В чем преимущества и недостатки фазового регулирования напряжения?

4. В каком режиме работает двигатель при питании от ТП в следующих случаях:

- U_я>0, n>0, М>0;

- U_я>0, n=0, М>0;

- U_я>0, n>0, М<0;

- U_я>0, n<0, М>0;

- U_я<0, n<0, М<0.

5. С помощью какой обратной связи можно добиться горизонтальной
механической характеристики:

- по напряжению;

- по скорости;

- по ЭДС;

- по току якоря.