Описание схемы стенда и его программного обеспечения

3.4.1. Принципиальная электрическая схема стенда

Принципиальная электрическая схема представлена на рис. 3.3.

Источник GA – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока GB используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины постоянного тока D2 с параллельным возбуждением, работающей в режиме тормоза.

Преобразователь угловых перемещений DD генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения IB электромашинного агрегата.

Преобразователь частоты FC служит для получения регулируемого трехфазного напряжения для питания двигателя D1.

Датчики тока и напряжения блока BA гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормируют сигналы о токе и напряжении фазы «А» двигателя D1.

Терминал ТМ служит для разветвления на отдельные проводники кабеля, подключенного к преобразователю частоты FC.

Коннектор KK выполняет функцию связующего звена между компьютером IBM и блоком измерительных трансформаторов BA.

Компьютер IBM используется в режиме информационно – измерительной системы.

Для величин исследуемого двигателя принят индекс 1, для нагрузочного двигателя – индекс 2.

3.4.2. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных параметров частотного привода»

Виртуальная схема «Регистратор режимных параметров частотного привода» приведена на рис. 3.13.

Ниже перечислены возможности интерфейса программы и рекомендации по использованию:

· Для определения координат точек на графиках использовать отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.

· Масштабирование производить путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществлять обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.

· Графики относительно осей координат двигать путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.

· Очищать область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку или клавишу «Пробел».

· Время записи переходного процесса по умолчанию – 20 с. Увеличивать его, варьируя соответствующий параметр на закладке «Запись процессов» в окне «Параметры». Окно «Параметры» отображать нажатием на виртуальную кнопку .

Рис. 3.13. « Регистратор режимных параметров частотного привода »

3.4.3. Рекомендации по использованию программы «Многоканальный осциллограф»

«Осциллограф» имеет четыре одинаковых канала, каждый из которых может быть сопоставлен с любым физическим каналом аналогового ввода платы. Каналы платы должны быть настроены на дифференциальный режим работы.

Каждый из каналов осциллографа может быть включен или выключен, иметь свой собственный коэффициент деления, быть «прямым» или «инверсным», иметь «открытый» или «закрытый» вход (т. е. сохранять или отрезать постоянную составляющую сигнала). Кроме того, сигнал любого канала можно «сгладить» (применяется для наблюдения зашумленных сигналов), отобразить определенным цветом, сдвинуть по вертикали.

Виртуальная схема многоканального осциллографа приведена на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Многоканальный осциллограф

Имеется два способа синхронизации картинки на экране осциллографа. Первый из них, «50 Гц», применяется для наблюдения сигналов, частота которых кратна 50 Гц. В этом режиме частоту синхронизации можно менять в небольших пределах, нажимая на кнопки с красными стрелками. Нажатием на правую стрелку можно заставить «бежать» картинку вправо, нажатием на левую – влево.

Второй способ синхронизации – классическая синхронизация по какому-либо каналу. Здесь можно выбрать номер канала, по которому будет производиться синхронизация, а также уровень синхронизирующего напряжения.

По оси времени картинку на экране осциллографа можно растянуть или сжать, задавая тот или иной масштаб по горизонтали, а также сдвинуть вправо или влево соответствующим движком.

Осциллограф:

· работает в режиме XY. В этом случае можно задать номера каналов, сопоставленных с осями X и Y, а также цвет отображаемой линии. В любой момент сканирование аналоговых каналов можно остановить. При этом картинка на экране осциллографа «заморозится». Полученные осциллограммы можно теперь, также как и до «замораживания», масштабировать, менять цвета линий и пр.;

· можно использовать в режиме запоминания, для чего в окне «Параметры» должна быть поставлена соответствующая галочка. В этом случае программа во время сканирования будет непрерывно сохранять данные в циклический буфер. Его содержимое можно отобразить после остановки сканирования. Существует возможность изменять порядок отображения запомненных кривых;

· вычисляет интегральные значения принимаемых сигналов. Для включения этого режима нужно нажать соответствующую кнопку.

Программа позволяет сохранять осциллограммы в файлы. Сохранение может быть произведено двумя способами – в текстовый файл или в файл собственного формата *.osc. В первом случае в созданном файле будет находиться таблица значений точек каналов, которую можно затем экспортировать в Excel. Во втором случае в сохраненном файле будет содержаться информация об осциллограммах, о положениях органов управления и пр. Сохраненный файл можно снова загрузить в «Осциллограф» и выполнять все те же действия, что и с «замороженной» осциллограммой.

Расширение *.osc регистрируется в Windows при установке программы либо путем вызова соответствующего пункта меню.

На графиках осциллографа отображается каждая N-я точка. Число N задается в пределах от 1 до 10. Чем выше N, тем менее подробно строятся графики и тем меньше загружается система. Верно и обратное утверждение.

Опцию «Запоминать последние N секунд процесса» следует устанавливать в диапазоне 1…20 с. Опцию «Отображать каждую N -ю точку» (на вкладке «Запоминание») – в диапазоне 1…10 с. Чем больше время запоминания, тем больше используется оперативная память компьютера и тем дольше отображается записанный в память процесс. Чем больше число N, тем менее подробно и более быстро происходит отображение. Верны и обратные утверждения.

Ниже перечислены возможности интерфейса программы, а также некоторые замечания по этому поводу:

· Включить компьютер IMB > пуск > программы > многоканальный осциллограф.

· Двойным щелчком мыши можно устанавливать в нуль регуляторы смещения картинки по горизонтали и по вертикали.

· Щелчок мыши на осях графика вызывает окно настройки соответствующей оси.

· Масштабирование осциллограмм производить путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществить 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.

· Регулятор уровня синхронизации проградуирован в единицах графика.

· Делители напряжения каналов и временной делитель проградуированы по отношению к одной единице графика [например, положение 500 мВ означает, что одна единица (не клетка!) графика соответствует 500 мВ].

· Параметры сканирования по умолчанию можно установить, выбрав соответствующий пункт меню «Настройка».

· Аналогичным образом можно зарегистрировать расширение «*.osc».

· Таким же образом можно вернуть все органы управления в исходное положение.

· Цвет того или иного графика можно выбрать, щелкнув «мышкой» по соответствующей кнопке выбора цвета.

· Отображение интегральных (средних, действующих, средневыпрямленных, максимальных, минимальных, амплитудных) значений сигналов можно включить, нажав на соответствующую кнопку.

· В режиме запоминания осциллограммы можно сглаживать, причем существуют два режима сглаживания – обычное, предназначенное для сглаживания случайных помех, и сильное (x10), предназначенное для сглаживания частот, сравнимых с 50 Гц. Следует понимать, что любое сглаживание в общем случае искажает форму снятых зависимостей.

· В режиме запоминания можно также менять порядок отображения графиков (т. е. вывести какую-либо кривую поверх остальных).

3.5. Программа экспериментов

Порядок экспериментального исследования системы электропривода:

· проверка работоспособности стенда;

· cнятие естественных электромеханической и механи-ческой характеристик системы;

· построение электромеханической и механической характеристик системы при законе управления ;

· снятие характеристик переходных процессов , , при пуске, торможении, сбросе-набросе нагрузки;

· определение координат и параметров системы электропривода в статических и переходных режимах работы.

3.6. Проверка работоспособности стенда

Убедиться, что предохранители всех блоков исправны!

Проверку осуществлять по схеме рис. 3.3. Для этого необходимо проделать следующее:

· Убедиться, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.

· Собрать электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (рис. 3.1).

· Соединить гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника GA.

· Подключить аппаратуру в соответствии с электрической схемой (рис. 3.3).

· Переключатель режима работы источника GB установить в положение «РУЧН.».

· Регулировочные рукоятки источника GB и преобразователя частоты FC повернуть в крайнее левое положение.

· Включить источник GA. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

· Включить выключатели «СЕТЬ» блока BA датчиков тока и напряжения и указателя IB частоты вращения.

· Включить выключатель «СЕТЬ» преобразователя частоты FC. Кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать режим работы «Эксперимент №1: Исследование режимов работы асинхронного двигателя».

· Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать «МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ», далее кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» и «ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА» выбрать, следующие значения параметров: U номинальное – 127 В, тип характеристики – линейная, выход 1 – скорость, выход 2 – скорость, управление – ручное.

· Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать «МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ».

· Вращая регулировочную рукоятку преобразователя частоты FC, установить задание скорости вращения магнитного поля двигателя D1, например, 157 рад/с. Нажать кнопку «ВПЕРЕД» и убедиться, что электродвигатель D1 пришел во вращение и на дисплее преобразователя FC по завершении разгона двигателя D1 отображается скорость вращения его магнитного поля: +157 рад/с.

· Привести в рабочее состояние персональный компьютер IBM. Запустить программу «Регистратор режимных параметров частотного привода».

· Нажать на виртуальную кнопку «Запустить» . На экране компьютера появится панель виртуальных приборов.

3.7. Снятие естественных электромеханической ω =f(I ₁ ) и механической ω =f(M ₁ ) характеристик системы

Электромеханическую и механическую характеристики системы снимать при номинальных параметрах двигателя D1.

Подготовить стенд по пункту 3.6.

· Частоту вращения n [мин–1] двигателя D1 измерять с помощью указателя IB. Угловую скорость вращения ω [рад/с] двигателя D1 фиксировать с помощью виртуального прибора на экране монитора.

· Электромагнитный момент [Н∙м] двигателя D1 измерять виртуальным прибором на экране монитора.

· Ток двигателя [А] измерять виртуальным амперметром на экране монитора.

· Включить выключатель «СЕТЬ» и нажать кнопку «ВКЛ.» источника GB.

· Вращая регулировочную рукоятку источника GB, изменять ток на его выходе в диапазоне 0…1,5 А. Фиксируемые при этом значения угловой скорости w, электромагнитного момента и тока двигателя D1 заносить в табл. 3.4.

Таблица 3.4

w, рад/с
, Нм
, А

· По завершении эксперимента повернуть регулировочные рукоятки источника GB и преобразователя частоты FC в крайнее левое положение и у источника GB нажать кнопку «ОТКЛ.». Разомкнуть выключатели «СЕТЬ» всех задействованных в эксперименте блоков. Отключить источник GA нажатием на кнопку – гриб и последующим поворотом в левое положение ключа выключателя.

· По данным табл. 3.4 построить естественные электромеханическую и механическую характеристики системы.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Принципиальная электрическая схема стенда с краткими пояснениями.

3. Таблицы опытных данных характеристики для всех опытов на одном графике; для всех опытов на другом графике.

4. Графики переходных процессов скорости , тока и момента при пуске, останове и сбросе – набросе нагрузки на соответствующих характеристиках.

5. Координаты и параметры системы электропривода в статических и переходных режмах работы.

6. Краткие выводы.

Контрольные вопросы

3.11.1. Нарисуйте схему замещения и векторную диаграмму АД для частотного регулирования при питании от источника напряжения.

3.11.2. Изобразите электромеханические характеристики АД при питании от ПЧ со свойствами источника тока и охарактеризуйте основные точки работы.

3.11.3. Нарисуйте механические характеристики АД для частотного регулирования при питании от источника тока.

3.11.4. Изобразите схему замещения и векторную диаграмму АД для частотного регулирования при питании от источника тока.

3.11.5. Приведите формулу основного закона оптимального изменения напряжения при частотном управлении.

3.11.6. Объясните принципы скалярного метода управления частотой вращения АД.

3.11.7. Перечислите известные формулы для частотного управления АД от ПЧ со свойствами источника напряжения.

3.11.8. Поясните по функциональной схеме работу скалярной системы частотного управления АД.

3.11.9. Изобразите электромеханические и механические характеристики системы «ПЧ – АД» при скалярном управлении.

3.11.10. Поясните, как влияет падение напряжения I₁R₁ на работу системы «ПЧ – АД» со свойствами источника напряжения.

3.11.11. Объясните принцип построения векторных систем управления АД.

3.11.12. Охарактеризуйте экономичность системы «ПЧ – АД».

3.11.13. Почему асинхронный электропривод со скалярной системой управления нельзя использовать в качестве привода подачи металорежущего станка?

3.11.14. Перечислите области применения системы ПЧ-АД.

3.11.15.Изобразите графики переходных процессов ω= f (t) и I = f (t)в системе электропривода:

· при пуске;

· при торможении (останове);

· при сбросе и набросе нагрузки;

· при реверсе.

3.11.16.Назовите причину отсутствия перерегулирования на графике переходного процесса по скорости вращения.

3.11.17.По какой траектории изменяются значения скорости вращения и тока во время переходного процесса?

3.11.18.Назовите способы вычисления времени переходного процесса.

3.11.19. Как определить электромеханическую постоянную времени переходного процесса?

Литература

1. Ключев В.И. Теория электропривода. – М.: Энергоиздат, 2001. – 704 с.

2. Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок. – М.: РАСХН, 2001. – 520 с.

3. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.

4. Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учеб. для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 544 с.

5. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. пособие для студ. Учреждений сред. проф. Образования. – М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. – 368 с.

6. Электротехника: Учебное пособие для вузов. В 3-х книгах. Книга 3. Электроприводы. Электроснабжение / Под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина, А.А. Шестакова. – Челяинск: Изд-во Ю УрГУ, 2005. – 639 с.

Лабораторная работа №4

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: