Исследование скорости вращения ротора ДПТ от тока возбуждения

Лабораторная работа

Исследование скорости вращения ротора ДПТ от тока возбуждения

Цель:

1 Получение навыков работы на стенде

2 Получение зависимости ω = f(Iв)

Порядок выполнения работы:

2 Выполнить соединения согласно схемы рисунка 1

3 Следовать инструкциям описания стенда

4 Сделать вывод

Введение

Виртуальный лабораторный практикум предназначен для проведения учебных экспериментальных исследований, сопровождающих изучение дисциплины «Автоматизированный привод» в лаборатории монтажа, наладки и эксплуатации систем автоматического управления. Целью виртуального лабораторного практикума является подготовка студентов академии, знакомящихся с автоматизированным приводом к выполнению работ на реальном оборудовании.

Студентам предлагается образ лабораторного стенда для исследования электропривода переменного тока, максимально приближенный к реальному стенду. На виртуальном оборудовании можно проводить те же операции, что осуществляются и на реальном: собирать схему эксперимента, включать питающие напряжения, регулировать уровни задающих сигналов, измерять необходимые в данном эксперименте переменные.

Руководство лабораторным стендом

Виртуальная лаборатория представляет собой ряд лабораторных стендов, на которых можно осуществлять сборку схем, коммутацию установленного на стендах исследуемого и испытательного оборудования (двигателей постоянного и переменного тока, преобразователей, нагрузочных устройств, коммутационного оборудования и защитных аппаратов, добавочных резисторов ), измерительных приборов и проводить экспериментальное исследование электропривода. Интерфейс виртуального лабораторного стенда максимально приближен к внешнему виду реальных лабораторных стендов, установленных на кафедре Автоматизированного электропривода МЭИ., что позволяет лицам изучающим курс ЭП проводить подготовку к работам, проводимым на реальном оборудовании в лаборатории.

Рабочим местом являются стенды двух типов: стенд для исследования электроприводов переменного тока с асинхронным двигателем и стенд для исследования электроприводов постоянного тока с двигателем независимого возбуждения. В качестве объекта исследования, таким образом, выступает в одном случае асинхронный двигатель, питающийся от сети напрямую, либо через преобразователь частоты или напряжения, в другом случае – машина постоянного тока, также подключаемая к сети напрямую, либо через регулируемый источник напряжения или тока.

В качестве нагрузки электропривода в обоих случаях выступает электрическая машина постоянного тока, которая в зависимости от цели эксперимента может работать в различных режимах. Режим источника момента, когда машина имитирует нагрузку, не зависящую от скорости, например, подъемный механизм. В этом случае якорь следует подключен к источнику тока. И режим задания скорости, при котором якорь нагрузочной машины подключается к регулируемому источнику напряжения либо замыкается на резистор (режим динамического торможения, при котором напряжение равно нулю).

Виртуальный стенд представляет собой четыре панели с расположенными на них элементами, с которыми пользователь может взаимодействовать посредством указателя мыши (рисунок 1). Каждая из этих панелей может быть представлена отдельно с соответствующим увеличением с помощью кнопок управления масштабированием, расположенных в правом нижнем углу.

Рисунок 1 – Общий вид виртуального стенда

Нажатие на кнопки, расположенные на стенде, осуществляется посредством наведения на них указателя, который принимает форму руки при наведении на объект, с которым можно оперировать (активная область экрана), и нажатия левой кнопки мыши. Соединение клемм осуществляется последовательно двумя щелчками мыши на тех клеммах, которые требуется соединить, при этом на экране появляется вспомогательная линия, конец которой следует за указателем (рисунок 2). Получившееся соединение индицируется красной изогнутой линией, в отличие от заранее выполненных соединений, обозначенных белым.

Рисунок 2 – Осуществление соединений

Изменение уровней задающих воздействий происходит посредством нажатия левой кнопки мыши над органом управления и последующего перемещения мыши с нажатой левой кнопкой вправо – для увеличения, а влево – для уменьшения уровня воздействия. При этом указатель органа управления индицирует его текущее положение (рисунок 3).

Рисунок 3 – Управление уровнем задающего воздействия

Значения переменных регистрируются с помощью приборов, расположенных на стенде. Некоторые из них уже подключены, другие подключаются при необходимости.

Для регистрации динамических процессов в ходе лабораторной работы предусмотрен двухканальный осциллограф, который может регистрировать такие переменные процессов, как скорость, токи и напряжения. Для регистрации выбранных переменных клеммы осциллографа соединяются с соответствующими клеммами стрелочного прибора так же как это делается при коммутации силовых цепей. (рисунок 4). После включения стенда можно настроить различные параметры работы осциллографа через меню (рисунок 5), вызываемое с помощью одноименной кнопки, расположенной рядом с прибором.

Рисунок 4 – Подключение осциллографа

Рисунок 5 – Настройка осциллографа

Настройке подлежат следующие параметры:

- Развертка по оси времени.

Этот параметр представляет собой масштаб по оси времени. По умолчанию это параметр равен 4 с/дел.

- Нулевой уровень сигнала.

Расположение нулевого уровня на оси значений (выше/ниже).

Этот параметр следует изменять, если регистрируемая переменная не изменяет свой знак на периоде слежения. Например, если значение тока всегда положительно, нулевой уровень сигнала следует расположить внизу экрана осциллографа.

- Развертка по оси значений.

Если отмечен параметр «автоматически», то осциллограф выберет подходящий масштаб в зависимости от переменной. По умолчанию этот режим включен.

- Автоматическое включение.

Если использовать этот режим, то осциллограф включится автоматически при изменении значения отслеживаемой переменной. Эта опция по умолчанию отключена.

На стенде для исследования двигателей постоянного тока также присутствуют контакторы, которые можно использовать для вывода пусковых сопротивлений двигателя постоянного тока или организации многоступенчатого пуска двигателя (рисунок 6).

Рисунок 6 – Контакторы

Для настройки режима работы контактора используется следующее меню (рисунок 7)

Рисунок 7 – Меню настройки контактора

При выборе режима работы контактора «вручную», включение и отключение контактора осуществляется соответствующими кнопками расположенными на стенде

Можно также использовать автоматическое включение контакторов через установленное время после пуска или отключения исследуемого двигателя от сети.

Проиллюстрируем методику выполнения лабораторных работ на примере исследования влияния сопротивления ротора на электромеханические свойства двигателя постоянного тока.

Прежде всего, пользователь должен выполнить все необходимые соединения: подключить цепь якоря нагрузочной машины к нужному источнику питания или на требуемое сопротивление, подключить якорь исследуемого двигателя к сети через желаемое сопротивление, значение которого указывается преподавателем. Возможная схема соединений приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Пример схемы соединений

После осуществления всех необходимых соединений нужно нажать кнопку включения общего питания стенда, расположенную на левой верхней панели. В этот момент происходит проверка собранной схемы, и, если не обнаружено ошибок, студент может приступать к работе. В противном случае появляется сообщение о наличии ошибок в схеме и подачи напряжения на стенд не происходит (рисунок 9).

Рисунок 9 – Сообщение о неправильно собранной схеме

После подачи напряжения на стенд производить действия над соединениями запрещено. При такой попытке появляется сообщение, объясняющее невозможность данного действия (рисунок 10). Это обусловлено тем, что в реальной жизни, подобные действия могут привести к травме.

Рисунок 10 – Сообщение о невозможности производить действия над соединениями при включенном стенде

После включения стенда необходимо подать напряжение сначала на цепь возбуждения исследуемого двигателя. При этом прибор, включенный в цепь возбуждения регистрируют изменение тока. Как только процесс установится, включается якорная цепь. Изменение скорости вращения вала двигателя и ток якоря регистрируются с помощью приборов, размещенных на правой нижней панели стенда. Этот режим соответствует работе двигателя на холостом ходу.

Рисунок 11 – Приборы

Для создания нагрузки на валу двигателя нужно подать напряжение на цепи якоря и возбуждения нагрузочной машины с помощью соответствующих кнопок. Регулируя возбуждение с помощью реостата, включенного в цепь возбуждения нагрузочной машины (рисунок 12), и ток якоря посредством изменения выходных параметров источников питания (рисунок 13), пользователь с помощью приборов, расположенных на стенде, регистрирует переменные, соответствующие различным точкам электромеханической характеристики двигателя. Регистрация переменных производится на бумаге или с помощью подходящего программного обеспечения, например, редактора электронных таблиц Microsoft Excel.

Рисунок 12 – Регулирование тока возбуждения

Рисунок 13 – Источники питания нагрузочной машины

Если требуется отследить, например, динамику разгона двигателя, следует воспользоваться осциллографом. Подключим первый канал к тахометру, а второй – к амперметру, регистрирующему ток якоря (рисунок 14).

Рисунок 14 – пример подключения осциллографа

Включим сначала обмотку возбуждения, затем осциллограф, затем цепь якоря.

Мы видим, что процесс установился достаточно быстро, а максимальные значения переменных не достигли предела шкалы осциллографа (рисунок 15).

Рисунок 15 – результаты опыта

Следовательно, можно рассмотреть процесс более подробно, увеличив масштаб изображения. Кроме того, было бы более удобно, если бы осциллограф включался автоматически вместе с двигателем. Для этого перейдем в меню осциллографа (рисунок 16).

Рисунок 16- Развертка оси времени

Ориентируясь на результаты предыдущего опыта, логично установит следующие значения (рисунок 17):

Рисунок 17- Установка значений на оси времени

После запуска двигателя мы увидим следующую осциллограмму (рисунок 18):

Рисунок 18- Осциллограммы исследуемых характеристик