WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)» Кафедра «Управление и информатика в технических системах » ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЭВМ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по дисциплине «ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ» Москва 2011 1 Составители: к.т.н., проф. Фалк Г.Б.

к.т.н., доц. Денисова Т.С.

к.т.н., доц. Ваганова М.Ю.

к.т.н., докторант Володин С.М.

аспирант Шабанов Н.С.

Основным содержанием работы является обучение по теме «Электромеханические устройства и системы постоянного тока» на основе экспериментального исследования основных характеристик электроприводов постоянного тока типа «Управляемый выпрямитель – двигатель постоянного тока », в том числе с использованием компьютера.

Для студентов III курса специальности «Управление и информатика в технических системах» - 220100.

УДК 65.011.56 Исследование тиристорного электропривода постоянного тока с применением ПЭВМ: метод. указания к лаб. работе по дисциплине “Электромеханические устройства и системы”/ Моск. Гос. институт электроники и математики; сост. Г.Б. Фалк, Т.С. Денисова, М.Ю. Ваганова, С.М. Володин, Н.С.Шабанов 2011, С. 25.

Табл. 6, Ил. 5. Библиограф.: 6 назв.

2 Содержание Стр.

1. Описание предметной области.

Электропривод постоянного тока с тиристорным управляемым 4 выпрямителем.

2. Описание стенда ЭМП1-К. 6 3. Выполнение лабораторной работы 10 3.1. Цель лабораторной работы 10 3.2. Порядок выполнения лабораторной работы 10 3.3. Выполнение заданий по лабораторной работе. 11 4. Содержание отчета по лабораторной работе 23 Литература 24 3 1.Описание предметной области Предметом исследования являются основные регулировочные и динамические характеристики электроприводов постоянного тока с тиристорными управляемыми выпрямителями.

Тиристорный управляемый выпрямитель (УВ).

Управляемые выпрямители на тиристорах состоят из силовой части, в которую кроме самих тиристоров обычно входят специальные трансформаторы, и схемы управления тиристорами.

Силовая часть включается в одно- или трехфазную сеть переменного тока. У однофазных (по первичной стороне) трансформаторов, применяемых в преобразователях малой мощности, на вторичной стороне напряжение либо однофазное, либо двухфазное со сдвигом на 180о. У трехфазных трансформаторов, применяемых в преобразователях средней и большой мощности, на вторичной стороне число фаз от 3 до 24.

У нереверсивных УВ полярность выходного напряжения не может изменяться, у реверсивных – может изменяться в зависимости от входного воздействия. Реверсивные УВ имеют двойной комплект тиристоров, один из которых обеспечивает вращение двигателя в одном направлении, другой – в противоположном.

Принцип работы управляемого тиристорного выпрямителя основан на том, что в положительный полупериод тиристор открывается и пропускает ток только в том случае, если на его управляющий электрод подан соответствующий импульс.

Закрывается тиристор либо напряжением противоположной полярности, либо при спаде тока до нуля. Меняя момент открытия тиристора (угол запаздывания), можно изменить среднее значение выходного напряжения и тока.

Рассмотрим работу простейшего двухфазного УВ (рис.1,а), в котором U1 = Um sin t U2 = - Um sin t двухфазная система напряжений и получена выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (U – амплитуда напряжения на m полуобмотке). Выпрямление и регулирование напряжения на якоре двигателя осуществляется тиристорами VS и VS.В момент времени, определяемый углом 1 запаздывания (рис.1,б), на управляющий электрод тиристора VS от схемы управления поступает разрешающий импульс напряжения, тиристор открывается и подает положительное напряжение на якорь двигателя. Если бы сопротивление якоря было чисто активным, то ток якоря i, протекающий через тиристор VS 1, изменялся бы по тому же закону, что и напряжение (толстая линия, ограничивающая заштрихованный участок –180о на рис.1,б). Закрытие тиристора произошло бы при прохождении тока через нуль (напряжением противоположной полярности). Затем со сдвигом на 180о этот процесс повторился бы в цепи тиристора VS. В интервале 180о – ( + 180о) ток якоря был бы равен нулю, т.е.

привод работал бы в режиме прерывистого тока.

а) б) в) г) Рис.1.Принцип работы тиристорного управляемого выпрямителя В действительности обмотка якоря обладает кроме активного сопротивления индуктивностью, и ток не может нарастать и исчезать скачком, а должен изменяться плавно. Закон изменения тока i при работе только тиристора VS показан на рисунке 1,в пунктирной линией. Причем при прохождении напряжения через нуль ток в нуль не обращается, а продолжает некоторое время протекать под действием ЭДС самоиндукции якоря, преодолевая отрицательное напряжение питания. Тиристор VS закрывается в момент времени, соответствующий углу, когда ток тиристора i становится равным нулю; при этом график мгновенных значений выпрямленного напряжения имеет как положительный, так и отрицательный участок. При определенных условиях граница возможного интервала проводимости первого тиристора может оказаться равной или больше угла открытия второго тиристора + 180о. Тогда при открытии тиристора VS тиристор VS будет закрыт, т.к. на его отрицательный электрод поступит более высокий потенциал через открывшийся тиристор VS. В этот момент мгновенное значение тока тиристора VS должно стать равным току якоря, протекающему до этого через тиристор VS ; наступает режим непрерывного тока (рис.1,г).



Выпрямленный ток имеет две составляющие: постоянную и переменную.

Постоянная составляющая обеспечивает создание вращающего момента, соответствующего нагрузке двигателя. Переменная составляющая вызывает дополнительные потери мощности в двигателе, причем она резко возрастает в режиме прерывистого тока. Поэтому в системе УВ-Д стремятся обеспечить режим непрерывного тока; в большинстве схем для этого последовательно с якорем двигателя приходится включать дополнительную индуктивность, называемую дросселем или реактором.

В рассмотренной схеме в режиме непрерывного тока = + 180о и среднее значение выпрямленного напряжения + Ucp = m U sin td( t) = Uср.max cos, 2Um где Ucp.max = 0.9U – максимально возможное значение среднего напряжения, соответствующее углу запаздывания =0; U – действующее значение напряжения на полуобмотке.

Рассмотренный УВ является нереверсивным, т.е. обеспечивает только одну полярность выходного напряжения и соответственно одно направление вращения двигателя. Реверсивные УВ выполняются с двойным комплектом тиристоров, комплекты включаются по встречно- параллельной или перекрестной схемам.

2. Описание стенда ЭМП1-К.

Стенд ЭМП1-С-К предназначен для проведения лабораторных занятий по дисциплине « Электромеханические устройства и системы».

Машинная часть стенда представляет собой соединенные механически машину постоянного тока, трехфазный асинхронный двигатель и маховик.

Технические данные этих машин приведены в таблице 1. В данной лабораторной работе машина постоянного тока исследуется в режиме двигателя независимого возбуждения, в качестве нагрузочной машины для исследуемого двигателя используется асинхронный двигатель в режиме динамического торможения, а маховик используется для сглаживания электромеханических переходных процессов. На одном валу с двигателями находится ротор оптоэлектронного преобразователя угловых перемещений, используемого для измерения частоты вращения роторов двигателей.

Таблица 1. Технические данные электрических машин и преобразователя Машина постоянного тока (код 101.2) ПЛ-Номинальная мощность, Вт Номинальное напряжение якоря, В Номинальный ток якоря, А 0,Номинальная частота вращения, мин–1 Возбуждение Независимое /параллельное/ последовательное Номинальное напряжение возбуждения, В Номинальный ток обмотки возбуждения, А 0,КПД, % 57,Направление вращения Любое Режим работы двигательный/генераторный Асинхронный двигатель (код 106) АИР Число фаз на статоре / Y Схема соединения обмоток статора Частота тока, Гц Номинальная полезная активная мощность, Вт Номинальное напряжение, В 220/Номинальный ток статора, А 0,73 / 0,КПД, % 0,cos H Номинальная частота вращения, мин–1 Маховик Момент инерции, Нмс2 0,Масса, кг, не более Преобразователь угловых перемещений ВЕ 178А (код 104) Количество выходных каналов Выходные сигналы серия импульсов и опорный импульс Число импульсов за оборот в серии Диапазон изменения рабочих частот 0…вращения вала, мин-Аппаратная командно-измерительная часть стенда представляет собой набор панелей, из которых, как из кубиков конструктора, может быть собрана требуемая схема исследования. Код аппаратуры указан на лицевой части каждой панели и,для удобства, приведен на каждой электрической схеме методических указаний.

Перечень силовых и командно-измерительных устройств, используемых в данной лабораторной работе, с их условными обозначениями на схемах, приведен в таблице 2.

Таблица 2. Перечень устройств Обозначение Наименование Код Параметры Трехфазный диодный мост 380 В / А1 Выпрямитель 2 А Реостат возбуждения машины 0..2000 Ом;

А3 308.постоянного тока 0,1..0,3 А 380 ВА;

Трехфазная U : 220, 225, 230 В / A7 347.трансформаторная группа U : 133, 220, 225, 230, 235, 240, 245 В Тиристорный ~3380 В / 2 А А8 207.преобразователь/регулятор 6 тиристоров ~220/380 В; 50 Гц; 0,5 А;

А9, А10 Линейный реактор 314.0,3 Гн /10 Ом 3 измерительных преобразователя «ток – напряжение» Блок датчиков тока и 5 А /1 А – ±5 В;

А11 402.напряжения 3 измерительных преобразователя «напряжение–напряжение» 1000 В / 100 В – ±5 В 6 розеток с 8 контактами;

А12 Терминал 68 гнезд 8 аналог. дифф. входов;

А13 Коннектор 330 2 аналог. выхода;

8 цифр. входов/выходов Блок ввода/вывода цифровых 8 входов типа «сухой контакт»;

А14 сигналов 8 релейных выходов IBM совместимая ПЭВМ, монитор, «мышь», клавиатура;

А15 Персональный компьютер плата сбора информации National Instruments PCI-6024E Трехфазный источник G1 201.2 ~ 380 В; 16 А питания Источник питания двигателя - 0…250 В / 3 А (якорь) G2 206.постоянного тока - 200 В / 1 А (возбуждение) Регулируемый G3 318.1 U : 220 В / U : 0..240 В; 2 А 1 автотрансформатор Трехфазный асинхронный 120 Вт; ~220/380 В /Y / 1350 минG4 двигатель Преобразователь угловых 6 вых. каналов / 2500 импульсов за G5 перемещений оборот (оптоэлектронный) 90 Вт; 220 В; 0,56 А (якорь)/ G6 Машина постоянного тока 101.200 В; 0,2 А (возбуждение) Р1 Указатель частоты вращения 506.2 –2000..0..2000 мин-3 мультиметра 0..1000 В ;

Р2 Блок мультиметров 508. 0..20 А ВНИМАНИЕ! В стенде используется довольно высокое напряжение до 380 В.

Будьте осторожны и внимательны при работе, существует опасность поражения электрическим током. В случае возникновения нештатных ситуаций (возгораний, задымлений и т.д.) немедленно отключите трехфазный источник питания G1, нажав на красную кнопку-гриб, отключите неисправный блок. Сообщите о случившемся сотрудникам кафедры.





В случае использования при проведении исследования персонального компьютера можно воспользоваться рядом специализированных программных приложений.

Описание работы с программой «Реверсивный тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока».

Данная программа предназначена для управления исследуемым коллекторным двигателем постоянного тока в составе замкнутого реверсивного тиристорного электропривода с ПИД-регулятором (пропорционально-интегральнодифференциальный), а также для регистрации и отображения параметров управляемого двигателя. Программа имеет минимальное число настроек и обладает простым, удобным и интуитивно понятным интерфейсом.

Необходимым условием корректной работы программы является правильное подключение к коннектору А13 и блоку ввода/вывода цифровых сигналов А14.

Ниже перечислены неочевидные возможности интерфейса программы, а также некоторые замечания.

• Масштабирование временных диаграмм производится путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляется обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.

• Двигать график осциллограмм относительно осей координат можно путем нажатия и удержания на нем правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.

• Для удобства определения значений величин на экране отображаются текущие координаты указателя мыши.

• Очистить область построения механической характеристики можно, нажав на соответствующую виртуальную кнопку или нажав клавишу «Пробел».

3. Выполнение лабораторной работы.

3.1. Цель лабораторной работы.

Целью лабораторной работы является изучение схем и характеристик электропривода постоянного тока с тиристорным управляемым выпрямителем (система УВ - ДПТ).

Принципиальная схема исследования показана на рис.2. В данной работе статические и динамические характеристики привода снимаются при питания якоря двигателя от тиристорного управляемого выпрямителя (ключ В замкнут, ключ В разомкнут) и независимом возбуждении обмоток статора..

R A V В Я ИС ВR A ДПТ АД - НМ V ВУВ Рис.2. Принципиальная схема исследования Нагрузка на валу исследуемого двигателя создается нагрузочной машиной, в качестве которой используется асинхронный двигатель в режиме динамического торможения. Измерение частоты вращения ротора осуществляется оптоэлектронным измерителем скорости «ИС».

3.2. Порядок выполнения лабораторной работы.

1.Ознакомиться с конструкцией испытательного стенда, записать технические данные изучаемого электропривода и измерительных приборов, используемых в работе.

2.Произвести опыты по определению характеристик разомкнутого нереверсивного электропривода «УВ – ДПТ».

~220 В ~220 В ~220 В 3~380 В 3.Произвести опыты по определению характеристик разомкнутого реверсивного электропривода «УВ – ДПТ» 4.Произвести опыты по определению характеристик замкнутого реверсивного электропривода «УВ – ДПТ».

8.Выполнить необходимые расчеты и построить характеристики.

9.Оформить отчёт по работе.

3.3. Выполнение заданий по лабораторной работе.

Задание 1. Исследование разомкнутого нереверсивного электропривода «Тиристорный управляемый выпрямитель – двигатель постоянного тока независимого возбуждения».

1,а. Общие положения.

В этом задании исследуется система управления исполнительным двигателем постоянного тока с использованием нереверсивного тиристорного управляемого выпрямителя. Управляемый выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме «звезда/треугольник», и тиристоров, соединенных по мостовой схеме. Регулировочные характеристики, соответствующие якорному управлению, снимаются в режиме холостого хода двигателя и в режиме нагрузки. Регулировочные характеристики, соответствующие полюсному управлению, снимаются только в режиме холостого хода двигателя.

1,б. Собрать электрическую схему соединений (рис.3).

Примечание: для правильной работы тиристорного преобразователя необходимо прямое следование фаз питания. Поэтому строго следуйте нумерации силовых соединений на электрической схеме.

Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.

Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездами «РЕ». Для этого рекомендуется использовать желтозеленые провода.

Соедините необходимую для исследования аппаратуру из списка, приведенного в таблице 2, в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 3).

Примечания:

1) Для соединения двух частей обмотки возбуждения машины постоянного тока (Е2–Е3) рекомендуется использовать перемычку.

2) Для мультиметров, работающих в режиме амперметра (Р2.1 и Р2.3) используйте входы А и COM. Для мультиметра, работающего в режиме вольтметра (P2.2) используйте входы V и COM.

Рис. 3 Электрическая схема соединений для исследования нереверсивного электропривода «Управляемый тиристорный выпрямитель – ДПТ».

+ 506.n P308.AB A318.GGU1 V1 WU2 V2 Wот GGGP201.508.Вкл.

к GN LLLРЕ A V A P 2.P 2.P 2.E1 EE3 E347.GAAA206.GV A 207.+ + В озб у жд е ние Як ор ь от GAПояснения к электрической схеме соединений.

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.