СЭВС. СЭВС_ЛР_2014. Лабораторная работа n1 изучение коммутационной и защитной аппаратуры цель работы Целью работы является изучение принципа действия, конструкции и электрических схем коммутационной и защитной аппаратуры самолетных систем снятие амперсекундных характеристик аппаратов максимально токовой защиты,
 Скачать 3.36 Mb.
|
|
5. Контрольные вопросы 1). Как можно увеличить (или уменьшить) уставку регулятора напряжения 2). Поясните способы повышения точности стабилизации напряжения с помощью угольного регулятора. 23 3). Что такое настройка регулятора напряжения на положительный статизм? 4). Поясните назначение и принцип действия корректирующей обмотки 5). Как и почему частота вращения генератора влияет на устойчивость системы регулирования напряжения ? 6). Как и почему устойчивость системы зависит от величины нагрузки генератора ? 7). Поясните назначение диодов VD1 ив схеме РУГ-82. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ Цель работы Изучение конструкции электромашинных преобразователей постоянного тока в переменный, схем запуска преобразователей и регулирования их напряжения и частоты, экспериментальное определение характеристик электромашинных преобразователей. Основные положения Электромашинные преобразователи постоянного тока в переменный (ЭМП) используются в качестве источников переменного тока на воздушных судах, имеющих первичную систему электроснабжения постоянного тока, а на воздушных судах с первичной системой электроснабжения переменного тока они применяются в качестве аварийных источников электроэнергии. Питание ЭМП осуществляется в первом случае от бортовой сети постоянного тока, во втором – от аккумуляторной батареи. Однофазные преобразователи типа ПО мощностью от 200 ВА до 6000 ВА преобразуют постоянное напряжение В 10% в однофазное напряжение В 3%, Гц 5%, трехфазные преобразователи типа ПТ мощностью до 15OO ВА в трехфазное напряжение 36 В 3%, 400 Гц 2%; комбинированные преобразователи типа ПТО – в трехфазное напряжение 36 В и однофазное 115 В. ЭМП представляет собой агрегат, в корпусе которого находятся коллекторный двигатель постоянного тока и однофазный или трехфазный синхронный генератор с контактными кольцами, напрессованные на общий вал. Регуляторы напряжения и частоты, управляющая и защитная аппаратура размещены в коробке управления, смонтированной на корпусе агрегата. Электромашинные преобразователи имеют очень низкий КПД (0.45...0,5) из-за двойного преобразования энергии и малый срок службы, ограниченный, в основном, сроком службы щеточно-коллекторного угла двигателя и 24 контактных колец генератора. Для повышений надежности вторичных систем электроснабжения ЭМП обычно резервируются. В случае выхода из строя основного преобразователя переключение приемников на резервный осуществляется автоматически с помощью коробок переключения резерва КПР или аппаратов переключения преобразователей АПП. Преобразователи мощностью док запускаются непосредственно подключением к сети (прямой запуск, более мощные преобразователи с целью ограничения пускового тока подключаются по схеме двухступенчатого запуска рис. Рис Рис В этой схеме в цепь якоря двигателя М последовательно включен пусковой резистор R. Параллельно резистору R включены нормально разомкнутые контакты реле К, обмотка которого подключена на зажимы двигателя. Для включения преобразователя необходимо замкнуть выключатель Q. При этом обмотка контактора К подключается к напряжению сети, контактор К срабатывает и своими контактами подключает цепь якоря двигателя М через пусковой резистор R на напряжение бортовой сети П В. Практически мгновенно вцепи якоря двигателя возникает пусковой ток R R U i a П П , где а – сопротивление якорной цепи двигателя. Под действием возникшего момента двигатель начинает вращаться, возрастает его ЭДС - пропорционально угловой скорости e C E , где Се – коэффициент пропорциональности. При достижении угловой скорости * напряжение на зажимах двигателя становится равным напряжению срабатывания П реле К, которое, срабатывая, своими контактами закорачивает пусковой резистор R. В 25 этот момент появляется второй всплеск пускового тока. Характер изменения во времени пускового тока и угловой скорости двигателя показан на рис. Регулирование частоты тока преобразователей. Частота переменного тока ЭМП определяется угловой скоростью ротора его двигателя 2 / p f , где р – число пар полюсов двигателя. Электродвигатели преобразователей обычно имеют смешанную систему возбуждения. Угловая скорость ротора двигателя зависит от величины напряжения питания U n , МДС последовательной Пи управляющей W У обмоток, а также от нагрузки генератора и определяется по формуле У П a a П Ф Ф C R I U , где а – ток якоря двигателя С – конструктивный параметр Ф П и ФУ – магнитные потоки, создаваемые обмотками Пи W У двигателя. Частота переменного тока ЭМП регулируется с заданной точностью путем изменения тока в управляющей обмотке У двигателя. Система стабилизации частоты состоит из измерительного органа, усилителя магнитного или полупроводникового) и стабилизирующих средств. В качестве измерительных органов находят применение различного вида L-C контуры с последовательным или параллельным включением L и С, дифференциальная схема с двумя резонансными контурами, либо более сложные схемы. В качестве примера на рис приведена схема регулирования частоты преобразователя ПО. Последовательно с управляющей обмоткой возбуждения УМ двигателя преобразователя М на переменное напряжение U генератора G включены рабочие обмотки Р и обмотка обратной связи W ОС магнитного усилителя. С помощью диодного моста V1 осуществляется выпрямление тока в этой цепи, причем выпрямленный ток, проходя по рабочим обмоткам Р, подмагничивает сердечник усилителя, создавая таким образом внутреннюю положительную обратную связь. Кроме указанных, магнитный усилитель имеет еще четыре обмотки, обмотку начального подмагничивания W НП , обмотку токовой коррекции К, демпферную обмотку Д и обмотку управления У. Обмотка начального подмагничивания W НП включена на постоянное напряжение П, которым питается цепь якоря двигателя преобразователя, и создает МДС начального подмагничивания магнитного усилителя F НП . Обмотка управления W У включена последовательно с резонансным С контуром на напряжение U и размагничивает магнитный усилитель причем F НП >F У (рис. 26 Сопротивление резонансного контура зависит от частоты тока, генерируемого преобразователем. Контур настраивается на частоту (460...480) Гц. Зависимости сопротивления резонансного контура Z и тока управляющей Рис Рис Рис обмотки усилителя У от частоты приведены на рис. Рабочая точка усилителя А (рис) лежит на нисходящей ветви зависимости тока УМ управляющей обмотке двигателя. МДС обмоток начального подмагничивания и управляющей подобраны так, чтобы при номинальном режиме работы точка А располагалась на середине прямолинейного участка характеристики магнитного усилителя. При увеличении частоты, например, при сбросе нагрузки, МДС обмотки W НП 27 остается неизменной, МДС обмотки У уменьшится до величины У, вследствие чего разность (F НП - У) увеличится, рабочая точка на характеристике магнитного усилителя сдвинется вправо (точка В. Ток в управляющей обмотке возбуждения двигателя УМ возрастет, частота его вращения, а вместе с ней и частота тока, уменьшатся. Аналогичным образом схема работает и приуменьшении частоты. При увеличении частоты подругой причине, например, из-за увеличения напряжения на зажимах двигателя П, помимо уменьшения МДС управляющей обмотки У увеличится МДС обмотки начального подмагничивания F НП . Как видно из рис, это будет способствовать увеличению тока в обмотке УМ и снижению частоты. Таким образом, обмотка W НП осуществляет коррекцию частоты по уровню напряжения источника постоянного тока Помимо обмотки отрицательной обратной связи ОС для повышения устойчивости работы системы служат демпфирующая обмотка Д и обмотка токовой коррекции К. Обмотка Д создает МДС, направленную в сторону подмагничивания магнитного усилителя. При увеличении частоты МДС обмотки управления уменьшается на величину У магнитный усилитель подмагничивается), ток в обмотке W УМ увеличивается. Увеличение тока УМ приводит к увеличению противо-ЭДС двигателя, вследствие чего ток вцепи якоря уменьшится что приведет к уменьшению МДС демпфирующей обмотки на величину Да это вызовет уменьшение степени намагниченности усилителя. Таким образом, эффективность действия У снижается, что приводит (при правильном подборе числа витков Д) к уменьшению перерегулирования в системе. Однако время переходного процесса и статическая ошибка регулирования увеличивается. Обмотка токовой коррекции К размагничивает магнитный усилитель. С ростом нагрузки генератора частота тока падает, но МДС обмотки К увеличивается, что приводит к уменьшению степени намагниченности усилителя, ток УМ уменьшается, а частота тока растет, те. осуществляется коррекция частоты потоку нагрузки вцепи переменного тока. Обмотки Д и К служат для улучшения переходных процессов, в установившемся режиме их МДС уравновешивают друг друга. Регулирование напряжения преобразователей. Стабилизация напряжения однофазных ЭМП осуществляется изменением тока возбуждения генератора преобразователя. Схема регулирования напряжения ПО (рис) состоит из угольного регулятора напряжения, электромагнитного стабилизатора Т, магнитного усилителя. Угольный столб регулятора У включен последовательно с обмоткой возбуждения генератора W BG , рабочая обмотка электромагнита регулятора W РУ – на выход магнитного усилителя (рабочие обмотки Р) через выпрямительный мостик VI. Обмотки Р питаются от синхронного генератора G напряжением U . Как ив предыдущей схеме, магнитный усилитель выполнен с самоподмагничиванием. 28 Рис Рис Кроме обмоток Р в создании магнитного потока усилителя участвуют еще три обмотки обмотка начального подмагничивания, управляющая обмотка У, обмотка токовой коррекции К. С помощью обмотки начального подмагничивания W НП создается постоянная, эталонная МДС, размагничивающая магнитный усилитель. Питается обмотка W НП от электромагнитного стабилизатора напряжения TS (рис, который состоит из двухстержневого сердечника, на котором находятся три обмотки первичная и компенсационная К на ненасыщенном стержне (с большим сечением вторичная W 2 – на насыщенном стержне (с меньшим сечением. Первичная обмотка W 1 включена на напряжение генератора, МДС в ней ив обмотке W К изменяется пропорционально этому напряжению. Напряжение на зажимах изменяется в значительно меньшей степени из-за насыщения сердечника. Обмотки W 2 и К включены встречно. Таким образом, на выходе TS 29 получается постоянное напряжение (рис const U U U К ВЫХ 2 Управляющая обмотка У, включенная на напряжение генератора через выпрямительный мостик V3, подмагничивает усилитель, те. действует навстречу обмотке W НП При возрастании напряжения на зажимах генератора растет ток в управляющей обмотке У, степень насыщения магнитного усилителя возрастает (рис. Выходной ток усилителя увеличивается, угольный столбик растягивается, сопротивление его увеличивается, напряжение генератора уменьшается. Аналогичным образом схема действует и при снижении напряжения. Обмотка токовой коррекции подключена к трансформатору Т через диодный мостики действует при изменении нагрузки преобразователя. При увеличении тока нагрузки преобразователя ток в обмотке К возрастает. Т.к. МДС обмотки К действует в сторону размагничивания магнитного усилителя, то с ее ростом ток обмотки электромагнита угольного регулятора уменьшается, угольный столбик сжимается, напряжение растет, чем компенсируется его снижение вследствие роста тока нагрузки. Стабилизирующий трансформатор Т, первичная обмотка которого включена на обмотку возбуждения генератора G, а вторичная в цепь обмотки электромагнита регулятора, выполняет роль гибкой обратной связи и расширяет область устойчивой работы системы. Наличие у электромашинных преобразователей естественных взаимных связей процессов регулирования частоты и напряжения позволяет упростить конструкцию и уменьшить массу регуляторов напряжения и частоты. Эти связи проявляются в том, что ЭДС генератора преобразователя пропорциональна частоте вращения двигателя и, следовательно, частоте тока f Ф C Ф C E 3 2 , где Си С – коэффициенты пропорциональности. Для стабилизации частоты тока и напряжения на зажимах генератора преобразователя может быть применен перекрестный способ регулирования, сущность которого заключается в том, что регулятор частоты тока воздействует на корректирующую обмотку возбуждения генератора, а регулятор напряжения – на управляющую обмотку электродвигателя. Принципиальная электрическая схема системы перекрестного регулирования частоты тока и напряжения преобразователя ПО-750А приведена на рис. Конструктивной особенностью генератора преобразователя является то, что он имеет две обмотки возбуждения, расположенные на статоре. Одна из них (W BG ), включена последовательно с обмоткой якоря электродвигателя и создает основную часть магнитного потока генератора. Другая обмотка (W KG ) является корректирующей и подключена к регулятору частоты тока. 30 Рис Конструктивной особенностью генератора преобразователя является то, что он имеет две обмотки возбуждения, расположенные на статоре. Одна из них (W BG ), включена последовательно с обмоткой якоря электродвигателя и создает основную часть магнитного потока генератора. Другая обмотка (W KG ) является корректирующей и подключена к регулятору частоты тока. С учетом этого для напряжения на зажимах генератора справедливо выражение G G KG a BG G Z I f Ф I Ф C U 2 , где ФИФ KGсоставляющие магнитного потока, создаваемого последовательной и корректирующей обмоткой генератора Z G и I G – полное сопротивление и действующее значение тока якоря генератора. В качестве регулятора частоты в преобразователе использован резонансный контур, состоящий из дросселя L1 и конденсатора С. Контур настроен на частоту РЕЗНОМ благодаря чему ток в обмотке W KG изменяется по линейному закону. При увеличении частоты тока генератора происходит пропорциональное изменение напряжения на его зажимах, что, в свою очередь, приводит к увеличению мощности нагрузки генератора G G H Z U S 2 и его тормозного (для двигателя преобразователя) момента М=М(Р Н , ). А это приводит к уменьшению частоты вращения ротора двигателя и к увеличению тока в последовательной обмотке возбуждения генератора. 31 Основным достоинством перекрестного способа регулирования частоты является простота его реализации, недостатком относительно невысокая точность стабилизации частоты вследствие малой чувствительности регулятора. Регулятор напряжения генератора преобразователя состоит из электромагнитного стабилизатора Т, магнитного усилителя и конденсатора С. Исполнительным органом регулятора является рабочая обмотка W Р магнитного усилителя. Магнитный усилитель регулятора напряжения за счет положительной обратной связи работает в импульсном режиме. Настройка магнитного усилителя осуществляется путем подбора величины сопротивления R1 вцепи обмотки обратной связи ОС. Обмотка начального подмагничивания W НП создает в сердечниках постоянную размагничивающую МДС, которая направлена встречно МДС рабочей Р и управляющей У обмоток. Рабочая характеристика магнитного усилителя аналогична характеристике рис. Увеличение напряжения на зажимах генератора приводит к увеличению МДС обмотки У и, следовательно, к увеличению среднего значения тока УМ в обмотке управления электродвигателя W УМ Частота вращения ротора двигателя уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС на зажимах генератора. Конденсатор С является элементом жесткой отрицательной обратной связи по частоте тока генератора. 2. Описание лабораторной установки Схема лабораторной установки приведена на рис. Кроме преобразователя ПО-750А на схеме показаны измерительные приборы вольтметры PV1, PV2, амперметр РА2; электронный частотомер Р регулировочные реостаты У, В нагрузочный реостат Н автомат защиты Питание выключатели По, Q2 (РН-7), Q3 (Нагрузка. 3. Порядок выполнения работы 1). Включить преобразователь. Для этого необходимо включить автомат F1, затем выключатель Q1. Выключатели Q2 и Q3 должны находиться в положении "Выкл". С помощью реостата У при холостом ходе преобразователя установить номинальное переменное напряжение В. 2). Включить выключатель Q3. Снять зависимости напряжения и частоты переменного тока от величины тока нагрузки при постоянном напряжении питания U 2 =f(I 2 ), f 2 =f(I 2 ) при Вас включенным регулятором напряжения (Q2 в положении "Вкл."); б) с выключенным регулятором напряжения. Ток I 2 изменять от 0 до НОМ с помощью реостата Н. Данные занести в таблицу 3.1. 4) Установить значение R Н , соответствующее номинальному току нагрузки НОМА при включенном регуляторе напряжения и В. Затем Q2 поставить в положение "Выкл", с помощью У установить напряжение в. 32 Снять зависимости напряжения и частоты переменного тока от величины питающего напряжения при постоянном значении сопротивления нагрузки U 2 =f(U 1 ), f 2 =f(U 1 ) при НОМа) с выключенным регулятором напряжения б) с включенным регулятором напряжения. Напряжение U 1 изменять от В до В с помощью реостата R В Результаты измерений занести в таблицу 3.2. Поданным табл и 3.2 построить рабочие и эксплуатационные характеристики преобразователя. Таблица 3.1 I 2 , A U 2 , B C включенным регулятором напряжения f 2 , Гц U 2 , B C выключенным регулятором напряжения f 2 , Гц Таблица 3.2 U 1 , B U 2 , B C выключенным регулятором напряжения f 2 , Гц U 2 , B C включенным регулятором напряжения f 2 , Гц |