лабораторная работа. Иванов лабораотрные. Исследование системы подчиненного регулирования с внешним контуром скорости
 Скачать 322.55 Kb.
|
|
Завьялков Н.Ю ИТЗ 40317 Лабораторная № 1 Исследование системы подчиненного регулирования с внешним контуром скорости 1. С какой целью и на каких этапах исключаются конденсаторы С в регуляторах PC и РТ? 2. С какой целью и на каких этапах настройки системы электропривода в цепь якоря ДПТ вводится добавочный резистор модуля добавочных сопротивлений №2? Исключение интегрального канала регулятора скорости и тока якоря 3. При каких настройках отключается возбуждение ДПТ? После настройки контуров следует тумблер £41 модуля регуляторов установить в среднее положение. Потенциометр RPI модуля регуляторов установить в положение «0». Отключить тумблер £46 «Разрешение» модуля ТП, отключить кнопку «Сеть» модуля ТП. 4. Как определить знак обратной связи по току в контуре тока? Для определения знака обратной связи необходимо: - убедиться, что между клеммами Х9 и XI отсутствует перемычка; - убедиться, что двигатель заторможен посредством металлического стержня; - включить автоматический выключатель OF\\ - подать разрешение на работу ТП (переключатель SA7); - переключателем S.-J1 выбрать любое направление сигнала задания; -плавным изменением потенциометра ЯР 1 установить ток якорной цепи ДПТ (0,3... 0,5 А); - кратковременно подключить выход ДТЯ Х7 регулятора тока, если при этом ток якоря уменьшится, то обратная связь по току отрицательная. В противном случае обратная связь положительная. - потенциометром ЯР 1 установить ток якоря, равный нулю; - снять разрешение на работу ТП (переключатель SA1)\ — убрать добавочное сопротивление из якорной цепи. 5. Как определить знак обратной связи по скорости в контуре регулирования скорости? При подключении сигнала обратной связи по скорости ко входу регулятора скорости возможно, что обратная связь окажется положительной. Это вызовет резкое увеличение напряжения на выходе ТП и неконтролируемый рост частоты вращения двигателя. Поэтому необходимо определить знак обратной связи контура скорости. Опыт проводится в следующей последовательности: -убрать интегральный канал регулятора тока якоря (переключатель 5/15); - подать разрешение на работу ТП; -тумблер 5/11 установить в любое крайнее положение; - плавно изменяя положение потенциометра RP1 установить в режиме холостого хода частоту вращения ДПТ в пределах 0,2...0,3 от номинальной частоты вращения; - кратковременно подключить перемычку с выхода ДС к клемме А'5 регулятора скорости. Если частота вращения двигателя уменьшилась, то обратная связь по скорости отрицательная. В противном случае необходимо выключить ТП и поменять полярность обмотки якоря электродвигателя; - вновь повторить проверку знака обратной связи по скорости. * После определения знака обратной связи, вернуть переключатель £/15 РТ в положение «1». 6. Как экспериментально на стенде выставить и проверить величину коэффициента усиления П-канала регулятора? Настройку проводить по переходной функции замкнутого контура регулирования скорости, начиная с минимального значения коэффициента усиления П-регулятора PC. Скачок входного сигнала PC удобнее создавать переключателем 5/11. При этом постоянная времени ЗИ должна быть минимальна. Для снятия переходного процесса необходимо: - подключить осциллограф к выходу датчика скорости; - включить автоматический выключатель OF 1; - подать разрешение на работу ТП (переключатель 5/17); - переключателем SA1 выбрать любое направление сигнала задания; - плавным изменением потенциометра RP 1 установить скорость вращения науровне 250-300 об/мин; - переключатель SA 1 установить в среднее положение; - при установке переключателя 5.41 в любое крайнее положение зафиксировать переходный процесс скорости; - изменить коэффициент усиления П-канала регулятора скорости (переключатель 5/12), повторить опыт. - выбрать оптимальный переходный процесс скорости; - убрать разрешение на работу ТП. После снятия осциллограмм контура скорости с П-регулятором необходимо ввести интегральный канал. Для этого при выключенном разрешении н^работу ТП установить переключатель £44 в положение «1». Для снятия осциллограмм контура скорости необходимо: - подключить осциллограф к выходу датчика скорости; - включить автоматический выключатель QF1; - подать разрешение на работу ТП (переключатель £/17); - переключателем £41 выбрать любое направление сигнала задания; -плавным изменением потенциометра RP 1 установить скорость вращения двигателя на уровне 250-300 об/мин; - переключатель £41 установить в среднее положение; - при установке переключателя £41 в любое крайнее положение зафиксировать переходный процесс тока якоря. - убрать разрешение на работу ТП. 7. С какой целью статическая характеристика регулятора скорости выполнена с насыщением? 8. Какие показатели процессов нужно обеспечить при настройке регулятора тока? Настройка контура тока осуществляется при заторможенном двигателе. Торможение двигателя осуществляется путем установки металлического стержня в отверстие полумуфты. Схема для настройки контура тока представлена на рисунке 4.2. Последовательно в цепь между ТП и якорем ДПТ для ограничения бросков тока включено сопротивление Ядя. Для установки сопротивления 'необходимо установить перемычку между гнездами Х14, Х17. Оно включается только при настройке системы, а затем устанавливается на нулевое значение. Настройка замкнутого контура регулирования тока якоря сводится к экспериментальному подбору оптимальных величин параметров ПИ-регулятора тока. Сигнал обратной связи контура тока t/дгя регистрируется посредством осциллографа. 9. Какие показатели процессов нужно обеспечить при настройке регулятора скорости? Настройка контура скорости производится на холостом ходу. Настройка замкнутого контура регулирования скорости сводится к экспериментальному подберу оптимальных величин параметров сопротивлений и конденсаторов в обратной связи регулятора скорости. Значение частоты вращения наблюдать на выходе датчика скорости с помощью осциллографа, а также на индикаторе скорости вращения, расположенном на лицевой панели моноблока. 10. С помощью каких узлов формируется прямоугольная токовая диаграмма при разгоне лабораторного электропривода? 11. Как выставить требуемую величину тока упора ДПТ? Лабораторная № 2 Исследование замкнутой системы «Преобразователь частоты — асинхронный двигатель» 1. Объясните принцип работы импульсного датчика частоты вращения. Как осуществляется определение направления вращения двигателя? Датчики частоты вращения двигателя используются в системах управления двигателем для: измерения числа оборотов двигателя определения положения коленчатого вала (положение поршня двигателя) МЕХАНИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Механический датчик центробежного типа (рисунок 2.64) состоит из вращающихся грузов 4, укрепленных на траверсе 6, приводимой во вращение от вала машины. На вращающиеся грузы действует центробежная сила Fцб, которая через рычаги 5 и муфту 3 сжимает пружину 2. Выходным сигналом датчика является величина перемещения муфты. Винтом 1 регулируется степень предварительного сжатия пружины 2 и зависимость закона перемещения муфты от частоты вращения.  В точке касания рычага 5 и муфты 3 действуют поддерживающая P и восстанавливающая V силы. Поддерживающая сила Р прямо пропорциональна центробежной Fцб и зависит от величины z перемещения муфты  Графики сил V и Р приведены на рисунке 2.65. Преимущества: простота конструкции. Недостатки: невысокая точность из-за трения между элементами; необходимость дополнительного преобразователя перемещения для подачи сигнала в систему управления; чувствительность к вибрациям и крену судна; нелинейная выходная характеристика.  ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Гидравлический датчик частоты вращения приведён на рисунке 2.66. Масляный насос 1 приводится во вращение машиной с частотой ω. В напорной магистрали, содержащей цилиндр 3 и дроссель 2, создаётся давление, которое перемещает поршень цилиндра. Это перемещение является выходным сигналом датчика.  Уровень давления р в цилиндре пропорционален частоте вращения насоса. Коэффициент пропорциональности между ω и p регулируется степенью открытия дросселя 3, через который в ванну 4 возвращается масло. ТАХОГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Принцип действие тахогенераторы постоянного тока аналогично работе генератора. Тахогенератор на рисунке 2.67 а представляет собой маломощный генератор постоянного тока, на обмотку возбуждения ОВ которого подаётся постоянное напряжение Uов, а с обмотки якоря, приводимой во вращение машиной, снимается напряжение UВых величиной  где С – постоянный коэффициент; В – индукция магнитного поля ОВ, пропорциональная Uов.   Достоинства: меньшие габаритные размеры и масса (в 2-3 раза) при большей выходной мощности, чем у асинхронных; отсутствие фазовой погрешности; возможно возбуждение постоянными магнитами, что позволяет обойтись без источника питания для цепи возбуждения. Недостатки: сложность конструкции; высокая стоимость; наличие скользящего контакта между щетками и коллектором, что приводит к снижению надежности тахогенератора и к нестабильности выходной характеристики; наличие зоны нечувствительности; пульсации выходного напряжения; не могут измерять очень медленное вращение из-за того, что амплитуда генерируемого сигнал становится очень малой; напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи; помехи радиоприему, для подавления которых в некоторых случаях приходится применять специальные меры. АСИНХРОННЫЕ ТАХОГЕНЕРАТОРЫ Асинхронный тахогенератор – двухфазный асинхронный двигатель (микроэлектрическая машина), представлена на рисунке 2.68 а.  Полый ротор выполняется из высокоомных материалов (латунь, константан). За счет применения этих материалов достигается высокая температурная стабильность. Обмотка возбуждения создает пульсирующий магнитный поток, направленный по продленной оси машины (продленная ось машины совпадает с осью полюсов обмоток на статоре сердечника). При неподвижном роторе магнитный поток возбуждения индуцирует в роторе трансформаторную ЭДС. Сам полый ротор можно считать состоящим из отдельных элементов, проводников, которые замкнуты на торцах. Так как они замкнуты под действием трансформаторной ЭДС, протекают токи, направление которых совпадает с поперечной осью машины. Эти токи создают магнитный поток, направленный навстречу потоку возбуждения. В результате результирующий поток направлен по продольной оси. В выходной обмотке (генераторной) ЭДС равно 0 (при неподвижном роторе), т. к. магнитный поток скользит по обмотке. При вращении ротора элементарные проводники ротора пересекают магнитные силовые линии потока возбуждения. Напряжение индуцируется в проводниках ЭДС – вращения. Под действием этой ЭДС в элементарном проводнике будут течь токи, создающие магнитное поле, направленное по поперечной оси. Этот поток пропорционален частоте вращения. Поток по поперечной оси сцепляется с выходной обмоткой и в ней индуцируется выходная ЭДС, пропорциональная скорости вращения. Выходное напряжение будет зависеть от сопротивления нагрузки:  Линейность характеристики зависит от полного сопротивления нагрузки. При высоких скоростях характеристика нелинейная. Для уменьшения скоростных погрешностей ТГ выбирают с такой синхронной скоростью, при которой значение относительной частоты вращения ротора составляет s=0,3. Преимущества: большая надежность; отсутствие скользящих контактов; малоинерционность, обусловленная малым моментом инерции ротора; наличие малого момента сопротивления (трения в подшипниках и тормозящего электромагнитного) вследствие отсутствия радиальных и аксиальных сил, действующих на ротор; устойчивость к вибрациям. неплохая стабильность характеристик. Недостатки: нелинейность выходной характеристики; наличие фазовой погрешности; наличие нулевого (остаточного) напряжения; малая выходная мощность, что приводит к необходимости увеличения габаритных размеров (асинхронный тахогенератор в 2...4 раза больше тахогенератора постоянного тока с такой же выходной мощностью); низкий cosφ; напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи; не могут измерять очень медленное вращение из-за того, что амплитуда генерируемого сигнал становится очень малой; большие масса–габаритные показатели. Датчики частоты вращения служат для определения числа оборотов вала двигателя за единицу времени и применяются в регулируемых приводных системах. По принципу действия датчики подразделяются на механические, гидравлические и электрические (тахогенераторы). Первые два типа сегодня применяются крайне редко и в основном используются на старых судах. Число оборотов рассчитывается по интервалу между сигналами датчика скорости вращения. Определение направления вращения электродвигателя выполняется со стороны единственного конца вала. В том случае если двигатель имеет два конца вала, то вращение определяют со стороны вала, который имеет больший диаметр. Согласно ГОСТ 26772-85 правому направлению соответствует движение вала по часовой стрелке. 2. Что такое система подчиненного регулирования? Системой подчиненного управления (СПУ) называется система автоматического управления, состоящая из нескольких вложенных друг в друга замкнутых контуров, настроенных так. что внутренний контур подчиняется внешнему контуру. который вырабатывает сигнал управления для внутреннего контура и управляет им. Классическая структура СПУ показана на рис. 4.40. Она включает в себя три контура, каждый из которых содержит свой собственный регулятор и датчик регулируемой величины.  Рис. 4.40 3. Почему на практике обычно не используют ПИД-регулятор скорости? Рабочий диапазон устройств, функционирующих на практике, обычно ограничивается верхним и нижним пределами. В связи с нелинейностью, каждая настройка выполняется экспериментально, при подключении объекта к системе управления. Величина, образуемая с помощью программного алгоритма управления, имеет специфические особенности. Например, для нормальной регулировки температуры может потребоваться вместо одного сразу два прибора: один будет управлять нагревом, а другой – охлаждением. В первом случае осуществляется подача разогретого теплоносителя, а во втором – хладагента. 4. Какие показатели переходного процесса необходимо обеспечить при настойке контура скорости? Для настойки контура скорости необходимо оценивать параметры переходного процесса скорости при подаче скачка сигнала задания. Скачок сигнала задается переключателем SА1. Интегральный коэффициент ПИ-регулятора установить в минимальное значение. Настройка П-канала осуществляется следующим образом: -установить коэффициент усиления на значение 1, изменение значения осуществляется нажатием кнопки ENT; - задать направление вращения «Вперед» и установить скорость вращения на уровне 300 об/мин; - остановить двигатель переведением тумблера SА1 в среднее положение; -произвести наброс сигнала задания (SA1), наблюдая переходный процесс скорости на экране осциллографа; - оценить качество переходного процесса, руководствуясь максимально возможным быстродействием и минимумом колебательности. - изменяя коэффициент |