Разработка лабораторного стенда для исследования электропривода постоянного тока с использованием АЦП и ПК

 

 

Рисунок 22. Смоделированный  переходной процесс в системе  Г-Д.

 

Для этого по структурной  схеме (рисунок 20) была составлена и введена в память компьютера таблица, приведенная на рисунке 21.

Где:

•   рад/с – установившаяся скорость выходного вала;
• – постоянная двигателя;
• А – обратный ток момента сопротивления.

 

В результате моделирования  СУЭП постоянного тока по системе  Г-Д был получен график изменения  угловой скорости при запуске  электродвигателя (рисунок 22), аналогичный  реальному  переходному процессу, полученному ранее экспериментально  (рисунок 17).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Методические указания к выполнению лабораторных работ

1. Определение статических характеристик электропривода

Цель работы: экспериментальное  исследование особенностей разомкнутой и замкнутой систем электропривода постоянного тока по системе Г-Д в статике. Оценка эффективности стабилизации скорости за счет применения обратной связи.

 

Порядок выполнения работы

 

1. ознакомиться с расположением элементов схемы на лабораторном стенде;
2. подключить ПК с установленной платой АЦП к стенду;
3. запустить ПК и ПО платы АЦП – Diagnostic;
4. выбрать схему преобразования переменного напряжения в постоянное при помощи переключателя S1;
5. установить переключатель S3 в положение, когда обратная связь (ОС) включена, а рукоятку задающего потенциометра «Скорость Г-Д» по часовой стрелке – в крайнее левое положение. Затем включить автоматический выключатель Q1 и пакетным выключателем Q2 запустить асинхронный двигатель;
6. на экране ПК в реальном времени наблюдаем изменение во времени частоты вращения выходного вала и величины тока якорной цепи двигателя в зависимости от величины нагрузки на валу приводного двигателя. Величина нагрузки регулируется при помощи потенциометра «Нагрузка». ПО позволяет записывать массив данных значений частоты вращения и тока в память ПК для дальнейшей обработки – построения электромеханических характеристик системы;
7. повторить действия пункта 6, при различных значениях величины тока возбуждения генератора (регулятор «Скорость Г-Д»), плавно   нагружая электродвигатель в течение времени измерения;
8. установить переключатель S3 положение, когда ОС отключена (система разомкнута) и повторить действия пунктов 6 и 7 для разомкнутой системы электропривода;
9. снять напряжение питания АД выключателем Q1 и обесточить стенд выключателем Q2;

10) остановить работу ПО Diagnostic.

 

Обработка полученных результатов

 

1. по виду полученных статических характеристик W(I). Сравнивая характеристики при включенной и отключенной обратной связи (ОС) делаем вывод о влиянии ОС на стабилизацию скорости с ростом нагрузки на валу электродвигателя;
2. определить величину общего коэффициента усиления разомкнутой системы по формуле

          где  Ω₁, Ω₂ – скорости идеального холостого хода (при токе якоря I = 0),  

соответственно  для разомкнутого и замкнутого вариантов электропривода;

3. оценить эффективность стабилизации скорости за счет введения              обратной связи по формуле

где ΔΩ₁, ΔΩ₂ – отклонения скоростей от значений Ω₁, Ω₂ при номинальном токе   электродвигателя.

2. Определение динамических характеристик электропривода

 

Цель работы: экспериментальное исследование переходного процесса электропривода постоянного тока  по системе Г-Д.

Порядок выполнения работы

1) ознакомиться с расположением  элементов схемы на лабораторном стенде;

2) подключить ПК с  установленной платой АЦП к  стенду;

3) запустить ПК и  ПО платы АЦП – Diagnostic;

4) выбрать схему преобразования  переменного напряжения в постоянное  при помощи переключателя S1;

5) установить переключатель S3 в положение, когда обратная связь (ОС) включена, а рукоятку задающего потенциометра по часовой стрелке – в крайнее левое положение. Затем включить автоматический выключатель Q1;

6) на экране ПК в  реальном времени наблюдаем переходной  процесс в системе. ПО позволяет  записывать массив данных значений частоты вращения и тока в память ПК для дальнейшей обработки – построения графиков переходных процессов системы;

7) нажать кнопку «Старт»  главного окна программы Diagnostic;

8) пакетным выключателем Q2 запустить асинхронный двигатель;

9) выключателем S2 разорвать цепь питания якорной обмотки двигателя постоянного тока М2. По прошествии 5 секунд включить S2;

10) повторить действия  пункта 9 в течении времени измерения  при различных значениях момента сопротивления на валу двигателя;

11) установить переключатель S3 положение, когда ОС отключена (система разомкнута) и повторить действия пунктов 8, 9 и 10 для разомкнутой системы электропривода;

12) остановить работу  ПО Diagnostic;

13) снять напряжение  питания АД выключателем Q1 и обесточить стенд выключателем Q2.

 

Обработка полученных результатов

По виду полученных кривых зависимости W(t) необходимо сделать вывод о характере переходного процесса и быстродействии системы. Сравнивая характеристики при включенной и отключенной ОС, сделать вывод о влиянии ОС на характер переходного процесса и быстродействие исследуемой системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Техника безопасности при работе с лабораторным комплексом

 

Разработанный лабораторный стенд  будет установлен в лаборатории  №121 «Электрические машины. Теория электропривода. Системы управления электроприводов» кафедры "Электрификация и автоматизация производства"   ШИ(Ф) ЮРГТУ (НПИ). Лаборатория №121 по степени опасности относится к помещениям с повышенной опасностью. К работе в лаборатории допускаются лица, прошедшие первичный инструктаж по технике безопасности, промышленной санитарии, охране труда, приемам освобождения пострадавшего от электрического тока и оказания первой помощи пострадавшему. Преподаватели и учебно-вспомогательный персонал допускаются к работе в лаборатории после сдачи экзамена по технике безопасности и противопожарной  технике квалификационной комиссии. Лица, не сдавшие экзамен, от работы отстраняются. Студенты должны проходить вводный инструктаж перед началом работы в данной лаборатории и инструктаж на рабочем месте перед выполнением лабораторных работ. Работа должна выполняться по программе исследований, утвержденной зав. кафедрой, только на исправном оборудовании, приборах и установках, используемых по прямому назначению. На кафедре должен быть журнал проведения инструктажа по технике безопасности, в котором студенты, выполняющие лабораторные работы, после соответствующего инструктажа преподавателя на рабочих местах и изучения правил техники безопасности обязаны расписываться об усвоении этих правил. Ответственность за соблюдение правил техники безопасности возлагается на студентов, работающих в лаборатории, а контроль за их выполнение ведется преподавателями и сотрудниками кафедры, участвующими в проведении лабораторных работ.

1. Общие требования безопасности

 

При работе с электрическим  оборудованием следует быть внимательным и острожным. Подача напряжения на испытательное  поле должна сопровождаться звуковым или световым сигналом. Металлические корпуса всего оборудования должны быть заземлены. Если по условиям испытания прибор или объект испытания заземлению не подлежит, то он должен быть огражден. Сборка схемы должна производиться только при полном снятии напряжении с пунктов подключения. Перед подачей испытательного напряжения на испытательное поле оператор должен дать предупредительный звуковой или световой сигнал и объявить устно: "Подаю напряжение". После окончания сборки схемы, студентам необходимо пригласить преподавателя для ее проверки. Включение схемы в работу допускается только с разрешением преподавателя.

В лаборатории должны постоянно  находиться диэлектрические перчатки (одна пара). Перед каждым употреблением  защитных средств персонал обязан:

проверить его исправность  и отсутствие внешних повреждений, очистить и   обтереть от пыли резиновые перчатки проверить отсутствие проколов; пользоваться защитными средствами, срок испытания которых истек,  запрещается, т.к. средства считаются непригодными.

Место постоянного хранения перчаток – на специальном зажиме над силовым шкафом.

Помещение лаборатории должно быть обеспечено первичными средствами

пожаротушения в соответствии с  нормами. Курение во всех помещениях кафедры – ЗАПРЕЩАЕТСЯ. Весь пожарный инвентарь и оборудование должны содержаться в исправном состоянии, находиться на видных местах и к ним должен быть обеспечен свободный доступ.

Пожарный инвентарь и средства пожаротушения должны периодически проверяться и испытываться.

2. Требования безопасности в аварийной ситуации

 

При возникновении пожара действия зав. кафедрой, зав. лабораторией, в первую очередь, должны быть направлены на обеспечение безопасности и эвакуации людей. Каждый сотрудник, обнаруживший пожар или возгорание одежды, ОБЯЗАН:

• немедленно сообщить об этом в городскую пожарную охрану с городских телефонов – 01;
• приступить к тушению пожара имеющимися средствами в лаборатории (огнетушители ОП-8Б1 порошковый).

Заведующий лабораторией или другое ответственное лицо, прибывшее  к месту пожара, ОБЯЗАН:

• проверить, вызвана ли пожарная машина;
• поставить в известность о пожаре руководство института;
• возглавить руководство по тушению пожара до прибытия пожарной команды;
• выделить для встречи пожарных подразделений лицо, хорошо знакомое с расположением подземных путей и водоисточников;
• удалить из помещения за пределы лаборатории или опасной зоны всех сотрудников, не занятых ликвидацией пожара;
• в случае угрозы для жизни людей немедленно организовать их спасение, при необходимости  вызвать газоспасательную и другие службы;
• прекратить все работы, не связанные с ликвидацией пожара;
• организовать отключение электроэнергии и газа;
• обеспечить защиту людей, принимающих участие в тушении пожара от возможных падений конструкций, п<span class="dash041e_0441_043d_043e_0432_043d_043e_0439_0020_0442_0435_043a_0441_0442__Char" s