Дослідження механічних характеристик тиристорного електроприводу ТП-Д

Мета роботи: дослідження механічних характери-стик двигуна постійного струму з незалежним збудженням тиристорного приводу

1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

При використанні тиристорів в регулюючих приводах постійного струму застосовується фазово-імпульсний спосіб регулювання випрямленої напруги.

Він полягає в тому, що до керуючих електродів тиристорів подаються імпульси струму керування, які здійснюють увімкнення тиристорів у відповідні моменти часу.

Середнє значення випрямленої напруги в двохпівперіодній схемі випрямлення визначається рівнянням:

, (1.1)

де U1-напруга змінного струму;

- кут відкриття тиристора.

Підставивши значення напруги (1.1) в рівняння швидкісної характеристики двигуна постійного струму і провівши перетворення, отримаємо рівняння механічної характеристики тиристорного електроприводу:

, (1.2)

, (1.3)

де М – момент на валу; Ія – струм якоря;

Rя – опір якірного кола;

Ф – магнітний потік.

Механічні характеристики ω = f(Мв) подані на рис.1.1

Рисунок 1.1 – Механічні характеристики двигуна при різних кутах відкриття тиристора

2 ПРОГРАМА РОБОТИ

2.1 Ознайомитись з паспортними даними електричних машин і апаратів, що входять в експериментальну установку.

2.2 Зібрати і налагодити схему установки.

2.3 Зняти характеристики двигуна постійного струму , тиристорного електропривода при різних кутах .

2.4 Побудувати механічну характеристику при різних кутах в одних системах координат.

2.5 Проаналізувати отримані результати.

3 ОПИС СХЕМИ УСТАНОВКИ

Принципова схема управління приводом системи ТП-Д подана на рис.1.2.

Схема складається з дослідного двигуна М1, на валу якого знаходиться генератор навантаження М2 і тахогенератор М3.

Змінна напруга подається за допомогою автоматичного вимикача QF2 на комплект К5О5, де параметри змінного струму вимірюються амперметром РА, вольтметром PV, та ватметром PW.

Якірне коло двигуна М1 живиться через діодно-тиристорний міст (випрямляч), зібраний на двох діодах VD1 і VD2 та двох тиристорах VS1, VS2.

Для керування тиристорами VS1 і VS2 призначена система керування CK, до якої входить опір RR1 (магазин опорів). При зміні опору RR1 можна змінювати кут відкриття тиристора від 0^о до 90^о, що дає змогу регулювати напругу на якорі двигуна М1 від 10 до 220В.

Вимірювання струму і напруги якірного кола двигуна здійснюється амперметром РА1 і вольтметром PV1.

Обмотки збудження двигуна LM1 і генератора навантаження LM2 отримують живлення від мережі постійного струму 220В (автоматичний вимикач QF1).

Навантаження двигуна забезпечує генератор навантаження М2 з резистором RRН. Контроль за навантаженням здійснюється за допомогою амперметра РА2.

Струм в обмотці збудження генератора навантаження регулюється резистором RRГ і контролюється амперметром РА3.

4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1 Зібрати схему рис.1.2

4.2 Перевірити схеми з керівником робіт.

4.3 Опори RRН і RRГ повністю ввести.

4.4 Встановити опір RR1 в положення, при якому кут відкриття тиристора мінімальний.

Рисунок 1.2 – Принципова схема управління електроприводом системи ТП-Д

4.5 Увімкнути автоматичний вимикач QF1, перевірити наявність струму в обмотках збудження LM1 і LM2 за амперметрами PA3 і PA4.

4.6 Увімкнути автоматичний вимикач QF2. Перевірити вольтметром PV напругу змінного струму.Дослідження швидкісних характеристик при різних кутах відкриття тиристора

4.7 Встановити магазином опорів RR1 мінімальний кут відкриття тиристора, який відповідає максимальній напрузі, визначеній вольтметром PV1.

4.8 За допомогою RRН іRRГзмінювати навантаження двигуна від 0 до Iном

4.9 Зняти 3-5 точок і занести покази приладів PА1,PV1, ~PW,~PA,~PV та тахометра в таблицю 1.1

4.10 Ввести резистори RRН і RRГ, тобто зняти навантаження.

4.11 Встановити резистором RR1 нове значення кута а і проводити дослідження згідно з п. 4.8, 4.9.

4.12 По закінченню роботи вимкнути автоматичні вимикачі, спочатку QF2, потім QF1.

4.13 Побудувати механічні характеристики при різних кутах відкриття тиристора в одних системах координат, за даними розрахунків.

5 РОЗРАХУНКОВІ ФОРМУЛИ

Розрахувати енергетичні показники установки. Потужність на валу:

, Вт, (1.4)

де Р1 – підведена електромагнітна потужність:

Р1 = UяІя, Вт; (1.5)

- втрати потужності:

, Вт, (1.6)

Таблиця 1.1 - Результати дослідів та розрахунків

Результати розрахунків

M_В

кГ*м

cosj

P_В

Вт

P_O

Вт

P₁

Вт

Результати дослідів

Вт

об/хв

U_Я

I_Я

R₁

кОм

№

де - втрати потужності в міді обмотки якоря двигуна М1,Вт;

Ом (1.7)

Втрати потужності в щітковому контакті:

(1.8)

( прийняти рівним 1В).

– потужність втрат неробочого ходу двигуна, визначається за нижче наведеним графіком (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 – Залежність втрат неробочого ходу від швидкості електродвигуна

Момент на валу двигуна:

кГм, (1.9)

де Рв – кВт, ω – об/хв.

ККД тиристорного приводу (1.7)

Коефіцієнт потужності приводу (1.8)

6 РОЗРАХУНКИ НА ЕОМ

6.1 За результатами лабораторних дослідів здійснити розрахунки механічних характеристик дослідного двигуна на ЕОМ за розрахунковими формулами в системі MATH-CAD.

6.2 Ввести результати досліджень з таблиці 1.1:

- кількість дослідів (різних кутів );

- кількість точок в кожному досліді;

- струм в якірному колі для кожної точки, А;

- напруга на якорі для кожної точки, В;

- швидкість обертання, об/хв.;

- значення струму (змінна напруга), А;

- значення змінної напруги, В;

- значення потужності, Вт.

- втрати неробочого ходу, Вт.

6.3 Результати занести в таблицю 1.1.

6.4 За результатами розрахунків побудувати механічні характеристики дослідного двигуна в одних координатах для різних кутів відкриття тиристора .