Исследование регулировочных свойств

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИСТЕМЕ

«ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ»

Целью работы является приобретение практических навыков в регулировке электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе «генератор ‑ двигатель», а также экспериментальное подтверждение теоретических сведений о работе системы «генератор ‑ двигатель».

Описание исследования регулировочных характеристик

Принципиальная схема включения ДПТ с независимым возбуждением по системе Г-Д приведена на рис. 3.1. Здесь генератор М3 с постоянной угловой скоростью приводится во вращение асинхронным двигателем М4. Питание цепей возбуждения генератора М3 и исполнительного двигателя М2 осуществляется от независимых источников постоянного тока ШИП-3. Якорь двигателя М2 присоединяется непосредственно к якорю генератора М3. Электродвижущая сила генератора определяется по формуле;

Следовательно, при постоянной частоте вращения генератора его ЭДС будет определяться магнитным потоком, который просто регулируется током возбуждения.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа для цепей якоря машин М2 и М3 можно записать:

или;

где I_я ‑ ток якоря генератора и двигателя; R_г ‑ сопротивление цепи якоря генератора; R_я.дв ‑ сопротивление цепи якоря двигателя;

Ф_г, Ф_дв ‑ соответственно магнитный поток генератора и двигателя; R_я.г, R_я.дв ‑ сопротивления якорных цепей генератора и двигателя.

Отсюда частота вращения двигателя равга

Так как

то:

Механические характеристики двигателя располагаются в четырёх квадрантах рис. 3.2. Как видим, система Г-Д обеспечивает двухзонное регулирование частоты вращения ‑ до основной скорости изменением ЭДС генератора при постоянном потоке двигателя, а выше основной регулированием тока возбуждения двигателя при постоянной, скорости равной номинальному значению ЭДС генератора.

Верхний предел частоты вращения при регулировке с постоянным потоком двигателя ограничивается номинальным значением ЭДС генератора и тем перепадом скорости, который обусловлен нагрузкой и сопротивлением якорной цепи. Нижний предел регулирования определяется заданным относительным перепадом частоты вращения при заданном изменении нагрузки. Этот относительный перепад, называемый статизмом, определяется при минимальной частоте вращения для случая изменения момента

нагрузки от нуля до М_номкак;

Рис. 3.2

Отсюда допустимый диапазон регулирования равен

где n_{0, mAx}‑ максимальная частота вращения двигателя при номинальной ЭДС генератора; n_0min ‑ минимальная частота вращения при минимальной ЭДС генератора; Dn_*ном ‑ относительный перепад частоты вращения при Е_г.ном.

Описание лабораторно-практического исследования

1. Для заданного преподавателем статизма, используя паспортные данные машин М2, М3, рассчитать диапазон регулирования частоты вращения машины М2 вниз от основной.

2. Снять регулировочные характеристики системы Г-Д вниз от основной частоты вращения (I_в.М2=const, I_в.М3=const) в расчётном диапазоне регулирования.

3. Снять регулировочные характеристики М2 вверх от основной частоты вращения для диапазона регулирования вверх Д=1,5; E_М3=const; I_в.М3=const.

Порядок работы с лабораторно-практической установкой

Перед включением автомата питания стенда тумблеры SA100, SA101, SA200, SA300, SA301, SA302, SA700, SA1 должны находиться в нижнем положении (в сервоприводе SA1 ‑ вверх).

1. Собрать схему в соответствии с рис.3.1. Включить автоматическими выключателями питание стенда, включить SА700 ‑ питание реле. Включить питание обмоток возбуждения ‑ тумблеры SА300-SА302 ШИП-1, ШИП-2, ШИП-3. Установить резисторами R301, R302 токи возбуждения двигателей М2, М3 равными 400, mA. Резистором R300 установить ток возбуждения М1 равным 0А. Включить тумблер SА1.

2. Резистором R401 выставить выходное линейное напряжение АИН 0В. Резистором R402 выставить выходную частоту АИН равной 0 Гц. Произвести пуск М4 кнопкой SВ700. Плавно разогнать АД, изменяя частоту резистором R402 и напряжение резистором R401 в соответствии с законом U/f=4,4=const. Частоту изменять до 50 Гц.

3. Снять регулировочные характеристики системы. До основной частоты вращения характеристики снимать при неизменном потоке машины М2, изменяя возбуждение генератора М3 резистором R302. Нагрузку регулировать резистором R300, задающим напряжение питания обмотки возбуждения машины М1. После основной частоты вращения характеристики снимать при неизменном возбуждении машины М3, уменьшая ток возбуждения двигателя М2 резистором R301. Нагрузку изменять аналогично.

4. Выполнить процедуру отключения стенда.

Контрольные вопросы

1. Что собой представляет система Г-Д?

2. Какие существуют способы регулирования частоты вращения при работе электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения в системе Г-Д?

3. Каковы достоинства и недостатки системы Г-Д?

4. Как будет изменяться частота вращения ИД при уменьшении тока возбуждения генератора?

5. Какова обычно бывает кратность регулирования частоты вращения ИД в системе Г-Д при изменении напряжения в цепи якоря и изменении тока возбуждении ИД?

6. Почему механические характеристики ИД в системе Г-Д почти прямолинейны?

7. Как изменить направление вращения якоря ИД в системе Г-Д?

8. Изменится ли жёсткость механических характеристик ИД в системе Г-Д, если в цепь якорей ИД и Г ввести добавочное сопротивление?