Лабораторные. ЛР_САУЭП_ГЭТ_2020. Методические указания для проведения лабораторных работ по учебной дисциплине системы автоматического управления электроприводами

• Название: Методические указания для проведения лабораторных работ по учебной дисциплине системы автоматического управления электроприводами
• Анкор: Лабораторные
• Дата: 29.04.2022
• Размер: 3.51 Mb.
• Имя файла: ЛР_САУЭП_ГЭТ_2020.doc
• Тип: Методические указания; #504440
• страница: 1 из 4

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Филиал БНТУ «Минский государственный политехнический колледж»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

«СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ»

Специальности:

2-37 01 05 «Городской электрический транспорт»

2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

Минск

2020

Содержание

Наименование лабораторной работы	2-37 01 05 2-36 03 31	Номер страницы
	Количество часов
1 Лабораторная работа №1 Исследование процесса пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (ДПТ ПВ) в функции времени	2	3
2 Лабораторная работа №2 Исследование процесса пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции ЭДС	2	12
3 Лабораторная работа №3 Исследование процесса пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции тока	2	17
4 Лабораторная работа №4 Исследование процесса торможения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения	2	23
5 Лабораторная работа №5 Исследование процесса пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором	2	34
6 Лабораторная работа №6 Исследование процессов торможения противовключением и реверса асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором	2	41
7 Лабораторная работа №7 Исследование процесса динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором	2	46
8 Лабораторная работа №8 Исследование работы однофазного тиристорного преобразователя	2	53
9 Лабораторная работа №9 Исследование работы разомкнутой системы управления двигателем постоянного тока	2	57
10 Лабораторная работа №10 Исследование работы замкнутой системы управления двигателем постоянного тока	2	61
Итого	20	66

Лабораторная работа №1
Исследование процесса пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (ДПТ ПВ) в функции времени
1 Цели работы:

• 
  практически изучить принцип работы схемы пуска ДПТ ПВ в функции времени
  

• 
  научиться рассчитывать сопротивления секций пускового реостата и выдержки времени реле (время срабатывания)
  
• 
  приобрести навыки в сборке и настройке схемы
  
• 
  изучить безопасные методы работы на лабораторном стенде
  

2 Оборудование рабочего места:

• 
  лабораторный стенд
  

• 
  методические указания для проведения лабораторных работ
  

• 
  тестер
  

3 Порядок выполнения работы
3.1 Изучите принцип работы схемы пуска ДПТ ПВ в функции времени (рисунок 1.1).

3.2 Рассчитайте сопротивления R7 и R8 пускового реостата.

3.3 Рассчитайте выдержки времени реле К7 и К8.

3.4 С помощью тестера выставьте расчетные значения сопротивлений резисторов R7 и R8.

3.5 Соберите схему согласно рисунку 1.2 и опытным путем подберите расчетные выдержки времени реле К7 и К8 с помощью секундомера и соответствующих регуляторов на лицевой панели стенда. При нажатии кнопки S11 срабатывает контактор К2 и его размыкающий контакт запускает секундомер (для настройки реле времени К7 собирают вспомогательную схему «первая ступень» рисунка 1.2). После отсчета выдержки времени реле К7 сработает и своим контактом включит контактор К3, который остановит своим замыкающим контактом секундомер. При настройке реле времени К8 собирают вспомогательную схему «вторая ступень» рисунка 1.2.

3.6 На лабораторном стенде соберите схему пуска ДПТ в функции времени (рисунок 1.1). С помощью приборов РА1 и Рω зафиксируйте значения токов I₁ и I₂ при работе на первой и второй ступенях и соответствующие им частоты вращения n₁ и n₂. После разгона двигателя снимите установившиеся значения тока I_с и частоты вращения n_с. Пересчитайте частоты вращения n₁, n₂ и n_с на соответствующие им скорости вращения двигателя ω₁, ω₂ и ω_с.

3.7 Результаты расчетов и опыта занесите в таблицу 1.1.

3.8 Постройте графики зависимостей ω = f(I), ω = f(t), I = f(t) для расчетных данных.






Таблица 1.1 – Результаты расчетов и опыта

I1, А

ω1, рад/с

I2, А

t1, с

I1´, А

ω2, рад/с

I2´, А

t2, с

I1´´, А

Iс, А

ωс, рад/с

tу, с

Расчетные данные

Опытные данные

где I₁ – пусковой ток, А;

ω₁ и I₂ – соответственно угловая скорость и ток переключения, при которых происходит переход двигателя с первой ступени пуска на вторую, рад/с и А;

t₁ – время разгона двигателя на первой ступени, с;

ω₂ и I₂΄– соответственно угловая скорость и ток переключения при переходе двигателя на естественную характеристику, рад/с и А;

t₂ – время разгона двигателя на второй ступени, с;

I₁΄΄– максимальный ток двигателя при работе на естественной характеристике, А;

t_у – время разгона двигателя от нулевого значения скорости до установившегося, с;

ω_с и I_с – установившееся значения соответственно угловой скорости и тока якоря двигателя, рад/с и А.
4 Теоретические сведения
4.1 Принцип работы схемы пуска ДПТ ПВ в функции времени
К пуску электродвигателя предъявляются два основных требования:

1. 
   обеспечить необходимый для трогания с места и разгона двигателя вращающий момент;
   
2. 
   не допустить при пуске протекание через якорь ДПТ большого тока, опасного для двигателя.
   

В простейших случаях ограничение тока и, тем самым, момента осуществляется включением в цепь якоря пускового реостата. Для того, чтобы сузить пределы изменений тока и момента при пуске, пусковой реостат разбивается на соответствующее число секций, которые закорачиваются по мере разгона двигателя.

Автоматическое выключение (закорачивание) секций пускового реостата может быть осуществлено:

1. 
   в функции времени;
   
2. 
   в функции скорости (ЭДС);
   
3. 
   в функции тока.
   

Рассмотрим принцип работы схемы пуска ДПТ ПВ в две ступени в функции времени (рисунок 1.1). При подаче напряжения питания на схему (включение тумблера S9) по обмотке возбуждения M1 двигателя начинает протекать ток. Катушки реле времени К7 и К8 получают питание и их контакты К7.1 и К8.1 размыкаются.

Нажатие кнопки S11 «Пуск» приводит к включению контактора К2, который замыкает свой главный контакт К2.3 в цепи якоря двигателя М1, что приводит к его разгону. Замыкающий контакт К2.5 шунтирует кнопку S11 (тем самым контактор К2 становится на самопитание), а размыкающий контакт К2.7 разрывает цепь питания катушек реле времени К7 и К8. Это приводит к началу отсчета выдержек времени на замыкание контактов К7.1 и К8.1.

Двигатель начинает разгоняться по искусственной электромеханической характеристике 1 (рисунок 1.3), соответствующей первой ступени пускового реостата (введены резисторы R7 и R8).


Рисунок 1.3 – Электромеханические (механические) характеристики ДПТ ПВ при двухступенчатом пуске
По истечении выдержки времени равной t₁, реле времени К7 замыкает свой контакт К7.1. Включается контактор К3 и своим контактом К3.1 закорачивает резистор R8.

Разгон двигателя продолжается, но уже по искусственной характеристике 2, соответствующей второй ступени пуска (введен резистор R7).

Реле времени К8 отсчитывает выдержку времени, равную t₁+t₂, после чего замыкает свой контакт К8.1. Включается контактор К4 и своим контактом К4.1 закорачивает резистор R7.

Двигатель выходит на естественную электромеханическую характеристику 3 и разгоняется до установившейся скорости ω_с, соответствующей статическому току I_с (моменту М_с). На этом пуск двигателя заканчивается и он работает в установившемся режиме со скоростью ω_с.

Для отключения двигателя нажимается кнопка S10 «Стоп». Катушка контактора К2 теряет питание и своим контактом К2.3 отключает двигатель постоянного тока от источника питания. Начинается процесс торможения двигателя М1 выбегом под действием момента нагрузки на его валу.

Во время работы схемы ток якоря можно контролировать с помощью амперметра РА1, а частоту вращения двигателя с помощью прибора Рω.

Графики переходных процессов тока якоря I и скорости ω приведены на рисунке 1.4.


Р
исунок 1.4 – Графики переходных процессов тока якоря I и скорости ω при двухступенчатом пуске ДПТ ПВ
4.2 Расчет сопротивлений секций пускового реостата
Для ограничения допустимого пускового момента задаются максимальным значением пускового тока I₁, А, в пределах

, (1.1)

где I_н – номинальный ток якоря двигателя, А.

Номинальные данные двигателя приведены в приложении А.

Суммарное сопротивление якорной цепи R_п, Ом, при пуске равно

, (1.2)

где U_н – номинальное значение напряжения, подводимого к якорю двигателя, В.

Задавшись числом пусковых ступеней n (для данной схемы n = 2), определяют кратность λ пускового тока к току переключения

, (1.3)

где R_я – сопротивление якоря, Ом;

I₂ – ток переключения, А.

Сопротивление m-ой секции пускового реостата R_2д.m, Ом, определяется по формуле

(1.4)

Для данной схемы величина сопротивлений резисторов R7 и R8, Ом, рассчитывается по формулам

(1.5)

(1.6)

Величина тока переключения определяется по формуле

(1.7)

Скорость ω₁, рад/с, при которой происходит переход двигателя с первой ступени пуска на вторую, определяется по формуле

, (1.8)

где ω₀ – скорость идеального холостого хода двигателя, рад/с;

с – конструктивная постоянная двигателя, В·с/рад.

Конструктивная постоянная двигателя определяется по формуле

, (1.9)

где ω_н - номинальная угловая скорость двигателя, рад/с.

Скорость идеального холостого хода двигателя определяется по формуле

(1.10)

Номинальная скорость вращения двигателя равна

(1.11)

где n_н – номинальная частота вращения двигателя, об/мин.

Скорость ω₂, рад/с, при которой происходит переход двигателя на естественную характеристику, рассчитывается по формуле

(1.12)

Установившееся значение угловой скорости двигателя ω_с, рад/с, равно

(1.13)

Статический ток принять равнымI_с = 0,14 А.