ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Лабораторная работа № 4
ЭАПП – 140610.65 – 04.01.000 ЛР
Исполнитель:
студенты гр. БАЭ-11-21 Ю.И. Юлтимиров
Руководитель:
ст. преп. А.С. Хисматуллин
Салават 2013
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Цель работы: исследование систем управления преобразователей и снятие характеристик элементов.
Теоретическая часть
Электропривод типа ЭТУ 3601 предназначен для создания на основе высокомоментных электродвигателей постоянного тока быстродействующих широкорегулируемых (с диапазоном регулирования до 1:10000) приводов подач металлорежущих станков.
Электропривод состоит из следующих звеньев (рисунок 1).Пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока выполнены на ОУ А1 и А2.Нелинейное звено.
Для обеспечения постоянства коэффициента усиления управляемого выпрямителя в режиме непрерывного тока, в канал регулирования введено нелинейное звено (Н3), с характеристикой, обратной регулировочной характеристике управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока.
Н3 выполнено на ОУ А4, с (рисунок 2) нелинейной обратной связью.
Управляющее напряжение U на входе Н3 представляет сумму сигналов пропорциональных величине тока и ЭДС двигателя.
Uу= Uрт+ Uе, (1)
где Uе- сигнал пропорциональный ЭДС двигателя,
Upm- выходное напряжение регулятора тока.
Функциональный преобразователь ЭДС.Для формирования сигнала пропорционального ЭДС двигателя U используется функциональный преобразователь ЭДС (ФПЕ), имеющий арксинусную характеристику и выполненного на ОУ А3 (рисунок 1).
Рисунок 1 - Функциональная схема
Величина сигнала Uе (единичная, положительная связь по ЭДС двигателя) выставляется с помощью переменного резистора R16 при номинальной частоте вращения двигателя и холостом ходе таким образом, чтобы среднее значение выходного напряжения регулятора тока Uрт было равно нулю.
При такой настройке сигнал Uрт становится пропорциональным току двигателя, поэтому ограничение его максимального уровня с помощью резистора R33 обеспечивает также ограничение максимальной величины составляющей выпрямленного напряжения
Ud– E=Jd∙Rэ, (2)
которая непосредственно определяет ток якоря двигателя. Таким образом, осуществляется дополнительное ограничение максимально возможного тока двигателя (так называемое упреждающее токоограничение).
Переключатель характеристик. Для согласования однополярной регулировочной характеристики СИФУ α=f(Uвх) с реверсивным сигналом Uу служит переключатель характеристик ПХ.
Управляющий орган.Для ограничения углов регулирования в СИФУ, а также выставления начального угла регулирования служит управляющий орган СИФУ, выполненный на операционном усилителе А5.
Начальный угол регулирования αнач≈ 120 эл. градусов выставляется с помощью резистора R41, максимальный αмакс=150 эл. Градусов - с помощью резистора R49, а минимальный угол αмин=5…10 эл. градусов ограничиваются с помощью резистора R50.
Величины сопротивлений резисторов R49, R50 определяется по следующим формулам:
(3)
где Unum- напряжение питания «-15» В;
Unm- максимальное напряжение в генераторе пилообразного напряжения СИФУ-10 В.
(4)
Рисунок 2 - Принципиальная схема нелинейного звена
Рисунок 3 – Принципиальная схема управляющего органа
Рисунок 4 - Принципиальная схема функционального преобразователя ЭДС
Рисунок 5- Характеристика нелинейного звена
Рисунок 6 - Характеристика функционального преобразователя
Рисунок 7 - Характеристика управляющего органа
Порядок выполнения работы
Подать на стенд 3х фазное переменное напряжение 380В, для чего включить автомат QF. Загорается сигнальная лампа HL1.
Снять характеристику нелинейного звена Н3.
2.1 Переключатель SA1 поставить в положение «В». Переключатель SA2 в положение «Н».
2.2 Изменяя напряжение задания Uз, вращением ручки регулятора «Задание 1», снять несколько значений входного и выходного напряжения. От 0 до max. Входное напряжение снимается в точках 1-2. Выходное напряжение в точках 1-5 (рисунок 1).
2.3 Переключить переключатель SA1 в положение «Н». Переключатель SA2 в положение «В». Повторить пункт 2.2.Результаты занести в таблицу 1. Построить по результатам опыта характеристику Н3. Примерный вид характеристики приведён на рисунке 5.
Таблица 1 Характеристика Н3
| Напряжение задания Uз, В | |||||
| Выходное напряжение Uвых,В |
Рисунок 8- Характеристика нелинейного звена
Снять характеристику ФПЕ
2.6 Для снятия характеристики, переключить SA1 в положение «В», а SA2 в положение «Н». Ручки регулятора «Задание 1» вывести влево.
2.7 Изменяя напряжение задания Uз регулятором «Задание2». Снять несколько значений входного и выходного напряжения ФПЕ. От 0 до максимума. Входное напряжение снимается в точках 1- 6. Выходное в точках 1-7.
2.8 Переключить SA1 в положение «Н», а SA2 в положение «В». Повторить пункт 2.6. Результаты занести в таблицу 2. Построить по результатам опыта характеристику ФПЕ. Примерный вид характеристики приведён на рисунке 6.
Таблица 2 Характеристика ФПЕ
| Напряжение задания Uз, В | 1,6 | 2,5 | |||
| Выходное напряжение Uвых,В |
Рисунок 9 - Характеристика функционального преобразователя
Снять характеристику УО
2.11 Для снятия характеристик УО, переключить SA1 в положение «В», а SA2 в положение «Н». Ручку регулятора «Задание2» вывести влево.
2.12 Изменяя напряжение задания Uз регулятором «Задание 1». Снять несколько значений от 0 до максимума входного и выходного напряжений. Входное напряжение снимается в точках 1-8. Выходное напряжение в точках 1- 9 (рисунок 1).
2.13 Переключить переключатель SA1 в положение «В». Повторить пункт 2.12. Результаты занести в таблицу 3. Построить по результатам опыта характеристику УО. Примерный вид характеристик приведён на рисунке 7.
Таблица 3 Характеристика УО
| Напряжение задания Uз, мВ | -20 | -42 | -50 | -100 | |
| Выходное напряжение Uвых,мВ | -100 | -80 | -60 | -42 |
Рисунок 10 - Характеристика управляющего органа по результатам опыта
Внимание! При исследовании УО, следить за сигнальной лампой Н2. Горение лампы Н2 сигнализирует о срабатывании защиты. В этом случае изменение входного напряжения не вызывает изменение выходного. Для отключения защиты выключить автомат QF, и включить его через 5-10 секунд.
Вывод: исследовали систему управления преобразователей и снялипоказания характеристики элементов.