Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»






Скачать 464.38 Kb.
НазваниеМетодические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»
страница1/4
Дата публикации10.03.2015
Размер464.38 Kb.
ТипМетодические указания
l.120-bal.ru > Документы > Методические указания
  1   2   3   4


ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания для выполнения лабораторных работ

по автоматизированному электроприводу

для студентов очной и заочной форм обучения специальности

110203.65 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

Ставрополь

2005г


Рассмотрено и рекомендовано к печати методическим советом университета (протокол №4 от 19.01.05г.)


Составители: Атанов И.В., Иунихин Л.Л., Иволга В.А.

В методических указаниях отражены вопросы организации и проведения лабораторных работ, порядок их выполнения, требуемая отчетность по лабораторным работам, общие теоретические сведения, электрические схемы, контрольные вопросы и рекомендуемая литература.

Методические указания предназначены для студентов факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства очной и заочной формы обучения для систематизированного изучения курса

«Автоматизированный электропривод» и может использоваться как на учебных занятиях, так и при самостоятельной работе.

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу предназначены для студентов факультета электрификации очной и заочной форм обучения. Данное учебное пособие является основой для подготовки студента перед выполнением лабораторных работ и может использоваться, как на учебных занятиях, так и при самостоятельной работе.

Лабораторная работа №1
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Цель работы: изучить способы повышения коэффициента мощности электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем.
Программа работы

  1. Ознакомиться с основными положениями теории о коэффициенте мощности электроустановок и способах его повышения.

  2. Провести исследование зависимости коэффициента мощности асинхронного короткозамкнутого двигателя от нагрузки.

  3. Исследовать влияние статистических конденсаторов на величину коэффициента мощности электропривода.


Общие сведения

Работа электродвигателей, генераторов, трансформаторов, дросселей и других электротехнических устройств сопровождается процессами непрерывного изменения магнитного потока под действием протекающего по цепи переменного тока. Под влиянием магнитного потока в их катушках создается Э.Д.С. индукции, которая определяет сдвиг по фазе между векторами напряжения и тока (рис. 1).

Источник мощности должен компенсировать Э.Д.С. самоиндукции т.е. вырабатывать наряду с активной составляющей мощности Р, составляющую которая называется реактивной–Q. Полная мощность генератора складывается, таким образом, из активной и реактивной составляющих и вычисляется согласно выражения

. (1)

Реактивная мощность «пульсирует» между генератором и потребителями, загружая электрическую сеть реактивной составляющей тока.

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные короткозамкнутые электродвигатели (до 60%), трансформаторы и дроссели (до 20%), индукционные аппараты и воздушные электросети (до 20%).

Активная энергия преобразуется потребителями в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую и другие. Лампы накаливания и электробытовые нагревательные приборы потребляют практически только активную мощность. Такие же потребители как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, дроссели, линии электропередачи и др. потребляют активную и реактивную мощности. Активная мощность, например, в электродвигателе используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Отношение активной мощности P к полной мощности S электроустановки называется коэффициентом мощности

. ( 2)

Таким образом, коэффициент мощности показывает, какую часть от полной мощности составляет активная мощность. Экономически выгодно, чтобы cos потребителей был по возможности наибольшим.

Эксплуатация электроустановок с пониженным коэффициентом мощности приводит к недоиспользованию установленной мощности источника энергии, т.к. он оказывается загруженным реактивным током, в связи с чем уменьшается величина отдаваемой активной мощности.

Чем меньше , тем больше ток, а значит и потери в линии при одной и той же передаваемой мощности.

Таким образом, коэффициент мощности является важным показателем эффективности использования электрической энергии потребителем.

Рассмотрим зависимость коэффициента мощности асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от его параметров и режимов работы.

Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от его конструкции, мощности, частоты вращения, нагрузки на валу и др.

Основные факторы, влияющие на коэффициент мощности электродвигателя, следующие: материалы, из которых выполнен статор и ротор, величина воздушного зазора между статором и ротором и геометрические размеры двигателя. Чем мощнее двигатель, тем меньше может быть воздушный зазор (в перерасчете на единицу мощности).

Рисунок 1 - Векторная диаграмма токов и напряжения в цепях с активным и реактивным сопротивлениями
Для повышения коэффициента мощности необходимо:

  1. правильно выбирать электродвигатель к рабочей машине по исполнению, мощности, полностью загружать его во время работы и ограничивать продолжительность работы на холостом ходу;

  2. стремиться выбирать электродвигатели на более высокую частоту вращения, так как высокоскоростной двигатель имеет более высокий коэффициент мощности;

  3. использовать статические конденсаторы.

Компенсация реактивной составляющей мощности Q с помощью статических конденсаторов может быть централизованной, групповой и индивидуальной.

Централизованная компенсация реактивной мощности реализуется на подстанциях, групповая на отдельных объектах сельскохозяйственного производства, а индивидуальная – непосредственно у потребителя.

Рассмотрим электрическую схему индивидуальной компенсации реактивной мощности асинхронного короткозамкнутого электродвигателя (рис.3).

Использование конденсаторов для увеличения коэффициента мощности иллюстрируется векторной диаграммой (рис. 2).

Рисунок 2 - Векторная диаграмма параллельного соединения индуктивного и емкостного сопротивлений
Из диаграммы видно, что вектор емкостного тока сдвинут по фазе на 1800 относительно вектора индуктивного тока (статорной обмотки двигателя). Результирующий ток, таким образом, равен разности токов . Подбором емкости можно добиться резонанса токов, когда и результирующая реактивная составляющая тока будет равной нулю, при этом общий ток, поступающий из сети равен активному и полностью используется на полезную работу. Угол между векторами потребляемого тока и напряжения будет равен нулю, а следовательно .
Порядок выполнения работы


  1. Ознакомься и собрать лабораторную установку (рис.3). Электродвигатель подключить по схеме «треугольник».

  2. Включить установку в сеть. При отключенной нагрузке двигателя (выключатели S1, S2, S3, S4 выключены) и отключенных конденсаторах снять показания приборов согласно таблице 1.

  3. Увеличивая нагрузку двигателя (последовательным включением S1, S2, S3, S4) снять показания приборов.

  4. С помощью трехфазного выключателя SF1 подключить конденсаторы С1-С3, и повторить опыты по п. 2 и п. 3.

  5. При включенных конденсаторах С1-С3, С4-С6 повторить опыты по п.2 и п.3.

  6. Результаты измерений свести в таблицу 1.


Содержание отчета

  1. По результатам измерений рассчитать коэффициент мощности.

  2. Построить зависимости (характеристики 1,2,3).

  3. Произвести анализ графических зависимостей, сделать выводы.

Контрольные вопросы

  1. Что такое коэффициент мощности электродвигателя? К чему приводит работа потребителей с пониженным коэффициентом мощности?

  2. Назовите основные факторы, влияющие на коэффициент мощности асинхронных двигателей.

  3. Каковы основные способы повышения коэффициента мощности электродвигателей и других потребителей?

  4. Объясните с помощью векторной диаграммы влияние статических конденсаторов на коэффициент мощности потребителей.



Рисунок 1 – Схема лабораторной установки

Таблица 1 – Результаты измерений и расчетов



Измерено

Вычислено

cosφ

Примечание

Р, Вт

U, В

I, А

1













Характеристика №1. Схема соединения электродвигателя «треугольник». Статические конденсаторы отключены.

2













3













4













5













1













Характеристика №2. Схема соединения электродвигателя «треугольник». Включены статические конденсаторы С1-С3.

2













3













4













5













1













Характеристика №3. Схема соединения электродвигателя «треугольник». Включены статические конденсаторы С1-С3, С4-С6.

2













3













4













5














Лабораторная работа №2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С МАГНИТНЫМ УСИЛИТЕЛЕМ
Цель работы: изучить принцип действия электропривода постоянного тока с магнитным усилителем. Исследовать механические характеристики.
Программа работы

  1. Ознакомиться с принципиальной электрической схемой. Изучить принцип действия.

  2. Снять данные для построения трех механических характеристик при различных скоростях вращения. Определить диапазон регулирования.

  3. Проанализировать полученные данные. Оформить отчет о работе.


Общие сведения

Магнитные усилители получили применение в системах бесступенчатого регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного и переменного тока. К их достоинствам относятся: большой (до десятков тысяч) коэффициент усиления по мощности, надежность, бесшумность работы, относительно высокий коэффициент полезного действия. Электроприводы с магнитными усилителями позволяют получить весьма широкий диапазон регулирования скорости вращения. Отечественная промышленность выпускает комплектные приводы с магнитными усилителями серий ПМУ и ПМУ-М мощностью 0,07…25 кВт с диапазоном скоростей до 1:10 в однофазном и трехфазном исполнениях.

Электропривод ПМУ5М-С предназначен для приведения во вращение и плавного регулирования скорости вращения рабочих органов механизмов в диапазоне 1:10 при питании от сети переменного тока частотой 50 Гц.

В комплект привода входят: блок питания, регулятор скорости и электродвигатель постоянного тока. Электродвигатель подключается к выходу блока питания, который преобразует переменный ток в постоянный. Принципиальная электрическая схема привода приведена на рисунке 1. На рисунке 2 изображена схема внешних соединений.

Регулирование скорости вращения производится за счет изменения величины подводимого к якорю двигателя напряжения, значение которого зависит от индуктивного сопротивления рабочих обмоток магнитного усилителя, включенных последовательно с диодами выпрямительного моста. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток зависит от степени их подмагничивания постоянным током обмоток управления магнитного усилителя, которую можно изменять.

Цепь якоря двигателя М получает питание от трехфазного выпрямительного моста VD7…VD12 подключенного к сети переменного тока через попарно параллельно включенные силовые обмотки W1 магнитных усилителей, каждая из которых соединена по­следовательно с диодом (выпрямитель VD1…VD6), т. е. по схеме с самоподмагничиванием. Обмотка управления W2, включенная на выход про­межуточного полупроводникового (транзисторного), трехкаскадного промежуточного нереверсивного усилителя ПУ, является одновремен­но задающей обмоткой и обмоткой, посредством которой, а также уси­лителя и тахогенератора GT реализуется обратная связь по скорости. Обмоткой смещения служит обмотка W3, п

олучающая питание от от­д
VD24
ельного источника выпрямленного напряжения.


VD22

Рисунок 1 - Упрощенная принципиальная электрическая схема автоматизированного электропривода по системе МУ— Д с обратной связью по скорости

Для задания необходимой угловой скорости двигателя служат два потенциометра R1 и R2 — первый для грубой настройки на всем диа­пазоне, второй для точной настройки при низких угловых скоростях. Задающее напряжение снимается с указанных потенциометров, сравни­вается с напряжением тахогенератора; разность этих напряжений по­дается па вход промежуточного усилителя и после усиления на обмотку управления.

Для стабилизации системы и достижения требуемого качества переходных процессов используется гибкая отрицательная обратная связь по напряжению на якоре двигателя с помощью цепочки R5С4, выходной сигнал с которой подается на резистор R3, включенный на вход промежуточного усилителя. Для защиты промежуточного усили­теля от перенапряжений в процессе пуска на его вход включены диоды VD21 и VD22. Защита двигателя от чрезмерных токов осуществляется узлом токоограничения, на вход которого подается сигнал с трансформатора тока ТТ, включенного в силовую цепь магнитного усилителя. Если ток превышает допустимое значение, то растет выпрямленное значение тока на выходе моста VD13…VD16, и отпираются стабилитроны VD23 и VD24; возникаю­щее при этом напряжение на резисторе R10 призакрывает промежуточ­ный усилитель ПУ, что приводит к уменьшению тока в обмотке и якоре двигателя. Для установления допустимой уставки тока при пуске служит резистор R9.
Методические указания

Собрать схему для исследования характеристик электропривода согласно рисунка 2. Снять данные для построения трех механических характеристик при различных частотах вращения. Определить диапазон регулирования.

В качестве нагрузки на исследуемый двигатель используется генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Момент на валу исследуемого двигателя определяется из выражения



где - ток, соответствующий моменту холостого хода нагрузочной машины,

определяется по тарировочной кривой (рисунок 3);

- ток якоря нагрузочной машины;

- коэффициент, определяемый из паспортных данных нагрузочной машины

.

Для снятия характеристик следует выставить определенное значение скорости вращения и изменяя нагрузку генератора постоянного тока от нуля до максимума снять показания приборов.

Содержание отчета:

- название, цель работы;

- принципиальная электрическая схема установки (рисунок 1) и схема внешних

соединений (рисунок 2);

- таблица 1;

- механические характеристики М=f(n) в одних координатах;

- выводы.
Контрольные вопросы

  1. Какой из известных способов регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока используется в системе МУ-Д?

  2. Для чего применяются обратные связи?

  3. Объяснить по рисунку 1 принцип действия обратных связей.

  4. Сделайте качественный анализ построенных характеристик с позиции их жесткости.



Паспортные данные нагрузочной машины: тип П11-СИУ, Pн=0,7 кВт,

Uн=220В, Iн=4,35А, η=73%, nн=3000 мин-1.



Рисунок 2 – Схема внешних соединений блока управления ПМУ-5М: М-исследуемый двигатель; НМ - нагрузочная машина; R – задатчик скорости.




Рисунок 3 - Тарировочная кривая

Т
I0, A

nн, мин-1
аблица 1 – Экспериментальные и расчетные данные




Экспериментальные данные

Расчетные данные

n,мин-1

Iя

Uн.м

Iн.м

I0

М,Н·м


1
2


600

















1
2


800

















1
2


1000


















Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА С

ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
Цель работы: изучить принцип действия тиристорного электропривода постоянного тока. Исследовать механические характеристики электродвигателя в системе с обратными связями.

Программа работы

  1. Ознакомиться со схемой электропривода ЭТО-2, изучить принцип действия.

  2. Собрать схему для исследования характеристик электропривода. Снять данные для построения трех характеристик при различных скоростях вращения. Определить диапазон регулирования скорости.

  3. Проанализировать полученные данные. Оформить отчет о работе.


Общие сведения

Современный регулируемый электропривод постоянного тока развивается на базе тиристорных преобразователей. Это объясняется тем, что тиристорные преобразователи надежны в работе, бесшумны, безинерционны. Они обладают высокими энергетическими показателями и обеспечивают очень большой диапазон регулирования частоты вращения (достигнуты значения диапазона до 2400). Тиристорные преобразователи обеспечивают получение жестких характеристик и позволяют формировать любые характеристики двигателей постоянного тока в различных режимах.

На рисунке 1 представлена схема управления приводом по системе управляемы выпрямитель – двигатель (УВ—Д) с подчиненным регулированием и после­довательной коррекцией. Якорь двигателя М полу­чает питание от нереверсивного тиристорного выпрями­теля, включенного по мостовой схеме. На одном валу с дви­гателем установлен тахогенератор GT, осуществляющий отрицательную обратную связь, сигнал которой пропор­ционален угловой скорости двигателя Uо.с=kс. Задаю­щий сигнал Uо.с поступает от бесконтактного командо-контроллера БКК через задатчик интенсивности ЗИ.

Рассматриваемая схема является двухконтурной. Кроме внешнего контура регулирования скорости, в ней обра­зован внутренний замкнутый контур регулирования тока, потребляемого якорем двигателя. Сигнал отрицательной обратной связи по току Uо.т=kтIя снимается с датчика тока ДТ и вводится на вход регулятора тока РТ (ПИ – регулятор). Этот сигнал вычитается из сигнала на выходе регулятора скорости PC (П – регулятор). Поэтому выходной сигнал PC является задающим для регуля­тора РТ. На выходе РТ формируется сигнал Uy, который подается на блок управления тиристорами БУТ с целью формирования сигнала для тиристорного управляемого выпрямителя ТУВ.

Изменение фазы управляющих импульсов приводит к изменению среднего значения напряжения на выходе ТУВ и на якоре двигателя. В установившемся режиме напряжение принимает такое значение, которое соответствует заданной скорости двигателя.

Для ограничения тока якоря при пуске в цепи обрат­ной связи регулятора скорости PC установлен стабили­трон VD7. В системе с подчиненным регулированием применяется задатчик интенсивности ЗИ, включаемый между командоаппаратом БКК и входом регулятора PC.



Рисунок 1 – Схема автоматизированного электропривода по системе тиристорный управляемый выпрямитель - двигатель с подчиненным регулированием и последовательной коррекцией
Методические указания
Собрать схему для исследования характеристик электропривода согласно рисунка 2. Снять данные для построения трех механических (М=f(n)) и электромеханических характеристик (Iя=f(n)) при различных значениях скорости вращения. Определить диапазон регулирования (на нижнем пределе скорость вращения при изменении нагрузки не должна изменяться более чем на 10%).

В качестве нагрузки на исследуемый двигатель используется генератор постоянного тока. Момент на валу исследуемого двигателя определяется по формуле



где - ток, соответствующий моменту холостого хода нагрузочной машины, определяется по тарировочной кривой (рисунок 3);

- ток якоря нагрузочной машины;

- коэффициент момента, определяется из выражения

.

Для снятия характеристики следует выставить определенное значение скорости вращения и изменять нагрузку генератора постоянного тока от холостого хода до максимума.

Построить механические и электромеханические характеристики. Сделать выводы. Оформить отчет.

Содержание отчета

- название, цель работы;

- принципиальная электрическая схема автоматизированного электропривода

(рисунок 1) и схема внешних соединений (рисунок 2);

- таблица 1;

- механические, электромеханические характеристики;

- выводы.
Контрольные вопросы

  1. Какой из известных способов регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока используется в системе УВ-Д?

  2. Какие обратные связи реализованы в системе автоматического управления?

  3. Объяснить по рисунку 1 принцип действия обратных связей.

  4. Сделайте качественный анализ механических характеристик.


Паспортные данные нагрузочной машины: тип П11-СИУ, Pн=0,7 кВт,

Uн=220В, Iн=4,35А, η=73%, nн=3000 мин-1, возбуждение смешанное.



Рисунок 2 – Схема внешних соединений лабораторного стенда


Рисунок 3 - Тарировочная кривая


I0, A

nн, мин-1


Таблица 1 – Экспериментальные и расчетные данные



Экспериментальные данные

Расчетные данные

n,мин-1

Iя

Uн.м

Iн.м

I0

М,Н·м

1

2

600
















1

2

800
















1

2

1000

















Лабораторная работа №4

Регулирование частоты вращения асинхронного электродвигателя с помощью частотного преобразователя
Цель работы: исследовать систему регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя с частотным преобразователем

  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconОсновы биотехнологии методические указания к выполнению лабораторных...
Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 270900 “Технология мяса и мясных продуктов” и...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconПрограмма курса и методические рекомендации для студентов очной и...
Программа предназначена для студентов очной и заочной форм обучения

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания для студентов всех направлений (бакалавриат)...
Петрунина Е. Б. Основы html. Метод указания для студентов всех направлений (бакалавриат) и специальностей очной и заочной форм обучения....

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания и контрольные задания для студентов заочной...
Рассмотрено на заседании цикловой методической комиссии специальностей «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта», «Механизации...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ
Методические указания предназначены для проведения лабораторных работ со студентами дневного и вечернего обучения по специальности...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Методические указания предназначены для передачи студентам практических навыков программирования на Ассемблере, содержат описание...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания составлены в соответствии с программой дисциплины «Экономка организаций»
Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения направления 080100. 62 «Экономика»

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания для самостоятельной (внеаудиторной) работы...
Методические указания для самостоятельной (внеаудиторной) работы студентов специальности «Финансы и кредит», дневной и заочной форм...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания к курсовому проектированию для студентов специальности...
Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 150200 Автомобили и автомобильное...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по автоматизированному электроприводу для студентов очной и заочной форм обучения специальности 110203. 65 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по самостоятельному изучению дисциплины «Возрастная...
Методические указания предназначены для студентов специальности “Профессиональное обучение” очной и очно-заочной форм обучения с...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Литература


При копировании материала укажите ссылку ©ucheba 2000-2015
контакты
l.120-bal.ru
..На главную