Главная | Обратная связь

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ ПІД

ЧАС ПУСКУ І ГАЛЬМУВАННЯ ДВИГУНА

ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПАРАЛЕЛЬНОГО

ЗБУДЖЕННЯ

 

Мета роботи:вивчення і дослідження перехідних процесів під час пуску і гальмування двигуна постійного струму паралельного збудження

 

1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Характер перехідних процесів (їх тривалість; зміни в часі струму, моменту, швидкості та інших величин) має істотне значення для великої кількості електроприводів виробничих механізмів. Вивчення перехідних процесів дозволяє вірно розрахувати потужності електричних двигунів привода, розробити схему керування, розрахувати елементи схеми, провести наладку електропривода. Всі ці фактори визначають продуктивність, економічність, надійність електропривода.

При незмінній напрузі мережі живлення, незмінному магнітному потоці та моменту інерції рівняння електричної і механічної рівноваги під час пуску двигуна постійного струму можна записати

 

U=C_E ω+iR; (4.1)

M= (4.2)

або

 

де GD² – маховий момент двигуна, кГм²;

J – момент інерції двигуна, кГмс², або кГм²;

R – опір якірного кола, R=r_я+R_n;

R_n – пусковий опір;

і – струм якоря.

С_Е – коефіцієнт ЕРС, що визначається за формулою

 

; (4.3)

 

C_{М –} коефіцієнт моменту, рівний

 

(4.4)

 

З рівнянь (4.1) і (4.2) можна отримати рівняння перехідних характеристик для швидкості обертання двигуна під час пуску

ω ₌ ω_с+ ( ω_поч+ ω_с)е^-t/Т (4.5)

 

або

ω ₌ ω_с^. ( 1- е^-t/Т )₊ ω_поч е^-t/Т , (4.5)

 

де ω_с– швидкість обертання в сталому режимі, об/хв;

ω_поч–початкова швидкість обертання, об/хв; при пуску з нерухомого стану ω_поч =0;

Т_М – електромеханічна постійна часу привода, с.

 

або (4.6)

 

Якщо ω_поч = 0, то рівняння (4.5) матиме вигляд:

 

ω ₌ ω_с^. ( 1- е^-t/Т ) (4.7)

З формули (4.7) можна отримати залежність часу пуску від швидкості ω = 0 до ω= ω₁, тоді

 

 

Теоретично перехідний процес під час пуску привода з ДПС закінчується при t_n=∞, а практично вважають, що перехідний процес закінчується через (З 4) Т_М, тобто t_n (З 4) Т_М.

Залежність струму в колі якоря під час пуску електродвигуна визначається, якщо взяти похідну за часом в рівнянні (4.1). Після нескладних перетворень отримуємо неоднорідне диференційне рівняння 1-го порядку

 

де і_С= - струм навантаження в сталому режимі.

Розв`язуючи це рівняння, отримаємо рівняння перехідної характеристики для струму під час пуску

 

і=(і_поч – і_с) е^-t/Т +і_с

або

і= і_с ( 1- е^-t/Т )+і_поч е^-t/Т , (4.8)

 

де і_поч=і_пуск– початковий струм при ω = 0.

 

і= і_с ( 1- е^-t/Т )+ і_пуск е^-t/Т , (4.9)

 

Для електродинамічного гальмування електроприводу з двигуном постійного струму паралельного збудження якір двигуна вимикають з мережі і замикають на гальмівний опір R_г. У рівнянні (4.1) в цьому випадку U=0, тоді

 

0 = С_Е + іR. (4.10)

 

Взявши похідну за часом і зробивши нескладні перетворення, отримаємо рівняння перехідної характеристики для струму під час електродинамічного гальмування

 

і=(і_поч+і_с) е^-t/Т +і_с,

або

і= і_с (1+ е^-t/Т ) + і_поч е^-t/Т , (4.11)

 

Початковий струм при гальмуванні рівний:

 

(4.12)

 

де і_н – номінальний струм двигуна;

 

Електромеханічна постійна часу, при електродиамічному гальмуванні:

Т_МДГ= ,

де R_∑=R+Rг.

Час гальмування до повної зупинки

(4.13)

(4.14)

 

2 ПРОГРАМА РОБОТИ

 

2.1 Ознайомитись з електричними машинами і приладами, що входять в установку, і записати паспортні дані.

2.2 Зібрати схему установки.

2.3 При U=соnst, І₃₌cоnstвизначити струм і швидкість обертання під час неробочого ходу двигуна при двох значеннях опору RR₁+ RR ₂ i RR₂.

2.4 Визначити за отриманими даними величини С_Е, С_м, ω₀, Т_M1 ,Т_М2. Розрахувати перехідні процеси для струму якоря під час пуску з опором RR₁+ RR₂ i RR₂. Визначити час пуску до швидкості ω= 0,95ω₀.

2.5 Розрахувати перехідні процеси для струму якоря під час динамічного гальмування двигуна, коли R_г=(20 25)R_я. Визначити час гальмування.

2.6 Зняти перехідні характеристики ω=f(t)та i=f(t) під час спуску ДПС при двох значеннях опорів.

2.7 Зняти характеристики ω_Г=f(t)та i_Г=f(t) при електродинамічному гальмуванні з врахуванням опору RR_г.

2.8 За результатами дослідів і розрахунків побудувати графіки залежності ω=f(t)та i=f(t). Визначити постійну часу Т_мграфічним або аналітичним методами. Порівняти розрахункові і дослідні дані.

3 ОПИС СХЕМИ УСТАНОВКИ

 

Дослідження перехідних процесів під час пуску і гальмування ДПС паралельного збудження проводять на експериментальній установці, приведеній на рис. 4.1. Вона складається з двигуна постійного струму M1, тахогенератора М2 з тахометром Рω.

Струм в обмотці збудження LM1 досліджуваного двигуна регулюється реостатом RR3 та контролюється амперметром PA1.

Універсальний перемикач SA має два робочих положення 1 і 2 та нульове 0.

В положенні 1 якірне коло двигуна М1 приєднюється до мережі постійного струму, а в положенні 2 – до гальмівного опору RR_Г.

Струм на якорі двигуна вимірюється амперметром РА2, а напруга вольтметром PV2.

Контактор КМ, призначений для шунтування одного з пускових опорів RR1, приводиться в дію кнопкою SBC (чорна кнопка).

4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

4.1 Зібрати схему, наведену на рис. 4.1.

4.2 Перевірити її разом з керівником робіт.

4.3 Ввімкнути автоматичний вимикач QF2 і перевірити наявність струму в обмотці збудження по амперметру РА1.

4.4 Ввімкнути автоматичний вимикач QF1.

4.5 Натиснути зелену кнопку SBT для розмикання кон-такта КM.