Порядок проведения лабораторной работы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.

ИССЛЕДОВАНИЕ МАШИНЫПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы: исследование машины постоянного тока при работе в дви- гательном и генераторном режимах.

Содержание работы

1. Снятие механической и расчет рабочих характеристик машины в двига- тельном режиме работы.

2. Снятие механической и расчет рабочих характеристик машины в генера- торном режиме работы.

3. Снятие механических характеристик при различных напряжениях пита- ния в цепи якоря.

4. Снятие механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря.

5. Снятие механических характеристик при различных потоках возбужде- ния.

6. Снятие регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря.

Описание лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Модель для исследования машины постоянного тока с независимым возбуждением

Она содержит:

- блок DC Machine из библиотеки SimPowerSystems/ Machines;

- источники постоянного напряжения для питания якоря и обмотки воз- буждения машины (SimPowerSystems/ Electncal Sources/ DC Voltage Source);

- блок Constant для задания момента нагрузки (Simulink/Sources);

- блок для измерения переменных состояния машины Display и осцилло- граф Scope для визуального наблюдения процессов из библиотеки Si- mulink/Sinks.

Цепь якоря и цепь возбуждения видны из графического начертания блока. На вход TL подается момент нагрузки, выход m предназначен для измерения и наблюдения переменных состояния машины в следующей последовательности: угловая скорость (рад/с), ток якоря в (А), ток возбуждения (А), электромагнит- ный момент (Нм).

В полях настройки машины задаются:

- параметры обмотки якоря – R_a (Ом), L_a (Гн);

- параметры обмотки возбуждения – R_f (Ом), L_f (Гн);

- коэффициент взаимоиндукции L_af,

- суммарный момент инерции машины и нагрузки – J (кг·м²).

- коэффициент вязкого трения – Bm

(Н·м·с);

- коэффициент сухого трения – Tf

- начальная скорость.

(Н·м),

Взаимная индуктивность между обмотками возбуждения и якоря опреде- ляется из выражений:

Паспортные параметры исследуемых машин постоянного тока приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Паспортные параметры машин постоянного тока

№	Тип двигателя	Pн [кВт]	U н [В]	nн [об/мин]	h н [%]	Rя [Ом]	Rв [Ом]	Lя [мГн]
	2ПН90-0.17	0,17			48,5	27,2
	2ПН90-0.25	0,25			57,0	15,47
	2ПН90-0.37	0,37			61,5	10,61
	2ПН90-0.71	0,71			70,0	3,99
	2ПН90-1.0	1,0			72,5	2,52
	2ПН100-0.37	0,37			59,5	11,78
	2ПН100-0.5	0,5			66,0	7,05
	2ПН100-0.75	0,75			71,5	3,4
	2ПН100-1.2	1,2			76,5	1,792
	2ПН100-2.0	2,0			79,0	0,805
	2ПН112-0.6	0,6			60,5	5,07	61,4
	2ПН112-0.85	0,85			64,0	3,85	61,4

 

Далее заполняется окно настройки параметров машины постоянного тока

(рисунок 7.2):

Рисунок 7.2 – Окно настройки параметров машины постоянного тока

Порядок проведения лабораторной работы

Для заданной преподавателем машины рассчитать значение параметров и заполнить поля окна настройки параметров машины и параметры моделирования.

При снятии характеристик в двигательном режиме в окне настройки бло-

ка Moment последовательно задаются значения момента от 0 до 1,2 M н

с шагом

0,2 M н. Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 7.2 измеренных и рассчитанных значений.

Таблица 7.2. Измеренные и рассчитанные значения

Задание	Измерения	Расчет
М [Н·м]	w[рад/с]	I я [А]	Iв [А]	P 1 [Вт]	P 2 [Вт]	ή

Вычисления осуществляются по выражениям:

P 1 = U × (I я

+ I в

), P 2

= М

×w;h = P 2

P 1

(7.5)

При снятии характеристик в генераторном режиме в окне настройки бло-

ка Moment последовательно задаются значения момента от 0 до -1,2 M н

с ша-

гом 0,2

M н. Для каждого значения момента осуществляется моделирование и

заполняется таблица 7.2. Коэффициент полезного действия в этом случае вычисляется по формуле

h = P 1

P 2

(7.6)

Снятие механических характеристик при различных напряжениях пита- ния в цепи якоря следует провести для двух значений напряжения на якоре 0,6· U_я и 0,8· U_я где U_я - первоначальное напряжение на якоре, при котором сни- мались предыдущие характеристики. При этом момент нагрузки следует изме

нять от -1,2 M н

до 1,2 M н

с шагом 0,2

M н.

Снятие механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря следует провести для двух значений сопротивления якоря 2· R_я и 4· R_я, где R_я – первоначальное значение сопротивления. Изменение сопротивления якоря осуществляется в поле окна настройки параметров машины. При этом момент нагрузки следует изменять от

-1,2 M н

до 1,2 M н

с шагом 0,2

M н.

Снятие механических характеристик при различных потоках возбуждения следует провести для двух значений потока 0,6 Ф_н и 0,8 Ф_н. Для этого в поле Field-armature mutual inductance необходимо установить значение L_af вначале 0,6, а затем 0,8 от первоначальной величины. При этом момент нагрузки следу-

ет изменять от -1,2 M н

до 1,2 M н

с шагом 0,2

M н.

Для каждого значения потока, сопротивления в цепи якоря, напряжения питания в цепи якоря и момента проводится моделирование и заполняется таб- лица 7.3.

Таблица 7.3. Механические характеристики

М [Н·м]	w[рад/с]
н.у.	0,6· Uя	0,8· Uя	2· Rя	4· Rя	0,6 Фн	0,8 Фн

Снятие регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря проводится для постоянного момента нагрузки, равного номинальному, и изменению напряжения в цепи якоря от 0,4 до 1,2 исходного значения с шагом 0,2 исходного значения напряжения.

Содержание отчета

1. Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.

2. Схема модели и описание виртуальных блоков.

3. Расчетные формулы параметров машины.

4. Графики рабочих характеристик машины в двигательном и генераторном режимах.

5. Графики механической характеристики машины при различных напряжениях на якоре, различных сопротивлениях якоря и различных потоках возбуждения.

6. Регулировочная характеристика двигателя.

7. Выводы по работе.

7.5 Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия машин постоянного тока.

2. Характеристики машин постоянного тока.