Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Лабораторная работа №1. «Исследование режимов работы электродвигателя постоянного тока»

Лабораторная работа №1. «Исследование режимов работы электродвигателя постоянного тока»
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Лабораторная работа №1. «Исследование режимов работы электродвигателя постоянного тока»


Цель работы: изучить основные режимы работы электродвигателя постоянного тока:
1.    пуск и остановка двигателя;
2.    регулирование скорости;
3.    электрическое торможение;
4.    изменение направления вращения ( реверс ).

1. Основные сведения
В данной лабораторной работе исследуются режимы работы электродвигателя по-
стоянного тока смешанного возбуждения типа П32М.  По сравнению с двигателями постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением, такие двигатели имеют увеличенные пусковые моменты.  Их применяют в регулируемых приводах судовых грузо
подъёмных и якорно-швартовных устройств.
Номинальные данные электродвигателя:
1. мощность Р  = 2,2 кВт ( на валу )
2. напряжение U = 220 В;
3.  ток I = 12,2 А ;
4.  коэффициент полезного действия η = 82%;
5. частота вращения n = 1500 об/мин.
2.    Описание принципиальной схемы системы Г – Д

2.1. Основные элементы принципиальной схемы
К основным элементам схемы относятся ( рис. 1 ):
1.    S1 – выключатель управления однополюсный, для включения линейного контак
тора КМ1;
2.    рU – вольтметр, для измерения напряжения сети переменного тока;
3.    КМ1:1-КМ1:2 – главные контакты контактора КМ1;
4.    КА – реле максимального тока, для защиты обмотки якоря двигателя от токов
короткого замыкания;
5.    М – обмотка якоря двигателя;
6.    А1-А2 – выводы обмотки якоря;
7.    BR – тахогенератор, для измерения скорости вращения двигателя;
8.    рА – амперметр, для измерения тока якоря;
9.    R2 – резистор динамического торможения;
10.    D1-D2 – выводы последовательной ( сериесной ) обмотки возбуждения;
11.    R3 – пусковой резистор, для уменьшения пускового тока обмотки якоря двига
теля;
12.    Е1-Е2 – выводы параллельной ( шунтовой ) обмотки якоря двигателя;
13.    R1 – разрядный резистор, для защиты обмотки Е1-Е2 от перенапряжений;
14.    SB1 – кнопка «Скорость больше» ( кнопка ослабления магнитного потока парал
лельной обмотки;
15.    R4– резистор, для ослабления магнитного потока параллельной обмотки возбуж
дения ( увеличения скорости );
16.    SB2 – кнопка «Вперёд»;
17.    КМ2 – контактор «Вперёд»;
18.    SB3 – кнопка «Назад»;
19.    КМ3 – контактор «Назад»;
20.    SB4 – кнопка «Стоп»;
21.    КТ1 – реле времени, для задержки перехода двигателя с 1-й скорости на 2-ю;
22.    КМ4 – контактор, для подключения резистора R2  к обмотке якоря;
23. SB5 – кнопка «Блокировка динамического торможения»;
24.    КТ2 - реле времени, для задержки перехода двигателя со 2-й скорости на 3-ю;
25.    КМ5 – контактор 3-й скорости, для отключения пускового резистора R3 в конце
пуска.

2.2. Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе включают выключатель управления S1, через кото
рый получает питание катушка линейного контактора КМ1.
Контактор включается и замыкает свои главные контакты КМ1:1 и КМ1:2,     через которые напряжение 220 В постоянного тока поступает на параллельную обмотку возбуж
дения Е1-Е2 и катушку реле времени КТ1.
При этом двигатель получает полный магнитный поток ( т.к. резистор R4 зашунти
рован кнопкой SB1 ), а реле КТ1 включается и мгновенно замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ4.
Контактор КМ4 включается , замыкает главный контакт КМ4:1, тем самым подклю
чая резистор R2 к выводам А1-А2 обмотки якоря. Одновременно замыкается вспомога
тельный контакт КМ4:2, включается второе реле времени КТ2.
Это реле мгновенно размыкает контакт КТ2:1 в цепи катушки контактора  3- скоро
сти КМ5.
Схема готова к работе.
Таким образом, после подачи питания на схему протекает ток через параллельную обмотку возбуждения Е1-Е2  и включены реле КТ1, контактор КМ4 и реле КТ2.

2.3. Пуск двигателя
Пуск двигателя происходит в 2 ступени и автоматизирован в функции времени при
помощи реле времени КТ1 и КТ2.
В качестве пусковых использованы резисторы R2 и R3.
Cхема управления симметрична, т.е. работает одинаково в обоих направлениях – «Вперёд» и «Назад».
Рассмотрим пуск в направлении «Вперёд».
При нажатии кнопки SB2 «Вперёд», включается контактор КМ2 «Вперёд».
Через его контакты КМ2:1 и КМ2:2 обмотка якоря подключается к сети через пуско
вой резистор R3, ограничивающий пусковой ток. Параллельно обмотке якоря подключён резистор R2 ( рис. 3  ).


Рис. 3. Цепь обмотки якоря при работе на 1-й скорости ( участок АВ, включе
ны резисторы R2 и R3 )

Двигатель начинает разгоняться по отрезку АВ искусственной механической харак
теристики «1». Такая характеристика, полученная шунтированием обмотки якоря, называ
ется «ползучей», т.к. при работе на ней вал двигателя вращается еле-еле.
Рабочий орган привода, например, якорный барабан брашпиля, медленно повора
чивается, «ползёт».
Одновременно замыкается вспомогательный контакт КМ2:3, шунтирующий кнопку
SB2 ( её можно отпустить ), и размыкается КМ2:5, отключая реле времени КТ1.
Когда выдержка времени ( около 1 с ) реле КТ1 закончится, оно размыкает контакт КТ1:1, отключая контактор КМ4. Главные контакты КМ4:1 и КМ4:2 размыкаются, отклю
чая от обмотки якоря резистор R2 ( рис. 4 ).

Рис. 4. Цепь обмотки якоря при работе на 2-й скорости ( участок СD, отклю
чён резистор R2, остаётся включенным резистор R3)
Двигатель переходит из точки В характеристики «1» в точку С характеристики «2» с броском тока и момента, и продолжает разгоняться по отрезку СD.
Одновременно размыкается вспомогательный контакт КМ4:2, отключая реле време
ни КТ2.
Когда выдержка времени ( около 1 с ) реле КТ2 закончится, оно замыкает контакт КТ2:1, включая контактор КМ5. Главный контакт КМ5:1 замыкается, шунтируя резистор R3 ( рис. 5 ).

Рис. 5. Цепь обмотки якоря при работе на 3-й скорости ( участок ЕF, отклю
чены резисторы R2 и R3 )
Двигатель переходит из точки D характеристики «2» в точку Е характеристики «3» с броском тока и момента, и продолжает разгоняться по отрезку ЕF до точки F, в которой наступит установившийся режим.
Как следует из объяснения, механические характеристики «1» и «2» - искусствен
ные, полученные за счёт введения в цепь якоря резисторов R2 и R3 ( рис. 3 и 4 ), а характе
ристика «3» - естественная, при работе на которой никаких резисторов ни в цепи якоря, ни в цепи параллельной обмотки возбуждения нет.
Пусковые резисторы R2 и R3 не предназначены для длительного прохождения тока через них, поэтому при «зависании» двигателя на 1-й или 2-й скорости, его немедленно отключают нажатием кнопки SB4 «Стоп».

2.4. Остановка двигателя
Схема предусматривает 2 способа остановки:
1. нажатием кнопки SB4 «Стоп»;
2. одновременным нажатием кнопок SB4 «Стоп» и SB5 «Отключение контактора КМ5».
В первом случае, при нажатии кнопки SB4 «Стоп» отключается контактор КМ2 «Вперёд».
Он размыкает контакты КМ2:1, КМ2:2, отключая обмотку якоря от сети, и замыка-
ет КМ2:5, включая реле времени КТ1.
Реле КТ1 замыкает контакт КТ1:1, включая контактор КМ4. Последний замыкает контакт КМ4:1, включая последовательно с обмоткой якоря А1-А2 резистор R2 ( рис. 6 ).

Рис.6. Цепь обмотки якоря при динамическом торможении

Ток якоря I изменяет направление, поэтому электромагнитный момент двигателя
изменяет свой знак на обратный и становится тормозным - начинается режим динамиче
ского торможения/
Двигатель переходит из точки F естественной механической характеристики «3» в
точку М тормозной характеристики динамического торможения  «5» и тормозится на уча
стке М0 вплоть до полной остановки в точке 0.
При такой остановке, с использованием динамического торможения, двигатель останавливается резко.
Бросок тормозного тока обратного направления можно наблюдать по амперметру рА2, стрелка которого отклоняется влево от нуля.
Во втором случае, при нажатии кнопки SB4 «Стоп» отключается контактор КМ2 «Вперёд», а нажатие кнопки SB5 «Блокировка динамического торможения» не позволяет включиться контактору КМ4.
Контакты КМ2:1 и КМ2:2 размыкаются, обмотка якоря А1-А2 отключается от сети,
двигатель останавливается под действием тормозного момента на валу, создаваемого сила
ми трения, т.е. без динамического торможения.

2.5. Регулирование скорости, рекуперативное торможение
Схема управления предусматривает только один способ регулирования скорости – ослаблением магнитного потока параллельной обмотки возбуждения Е1-Е2 нажатием кнопки SB1 «Скорость больше».
Резисторы R2 и R3 – пусковые, т.е. рассчитаны на короткое время протекания пус
кового тока. Следует обратить внимание, что резистор R2 в данной схеме используется дважды: как пусковой, так и тормозной ( при непродолжительном динамическом торможе
жении ).
Для регулировании скорости вначале двигатель включают нажатием кнопки SB2
«Вперёд» и дожидаются окончания пуска.
После этого нажимают на 1-2 с кнопку SB1 «Скорость больше», контакты кнопки размыкаются, в цепь параллельной обмотки возбуждения Е1-Е2 вводится регулировочный резистор R4.
Магнитный поток двигателя уменьшается, двигатель переходит из точки F естест-
венной механической характеристики «3» в точку G искусственной характеристики «4» и разгоняется до точки Н.
Внимание: кнопку SB1  удерживать нажатой не более 1-2 с, иначе из-за резко
возросших центробежных усилий могут лопнуть бандажи на лобовых частях обмот-
ки якоря ( перемотка обмотки ).
После отпускания кнопки SB1  двигатель перейдёт из точки Н на характеристике
«4» в точку L на характеристике «3», знак электромагнитного момента двигателя станет отрицательным.
Двигатель перейдёт в режим рекуперативного торможения и станет работать как генератор постоянного тока, возвращая энергию в сеть 220 В постоянного тока.
Скорость двигателя из-за действия тормозного момента уменьшится до точки К. В
этой точке рекуперативное торможение закончится, электромагнитный тормозной момент двигателя М = 0.
Если двигатель в точке К не отключить, он уменьшит свою скорость до точки F, после прихода в которую скорость перестанет уменьшаться.
В этой точке двигатель работает в установившемся режиме на естественной меха
нической характеристике «3».
Таким образом, двигатель работал в режиме рекуперативного торможения  только
на отрезке LK характеристики «3».
На отрезке КF двигатель работает в обычном двигательном режиме.

2.6. Реверс двигателя
Для изменения направления вращения нажимают кнопку SB3 «Назад».
Процесс пуска двигателя в обратном направлении происходит так же, как при
включении двигателя в направлении «Вперёд».
Двигатель разгоняется по симметричной траектории 0-А'-В'-С'-D'-Е'-F' до точки F',
в которой пуск заканчивается.

3.  Порядок выполнения работы

3.1. Подготовка схемы к работе
1. Включить выключатель управления S1;
2. через 2-3 с убедиться, что включились контакторы КМ1, КМ4 и реле времени КТ1 и КТ2, через который получает питание катушка линейного контактора КМ1.

3.2. Пуск двигателя
1. Нажать кнопку SB2 «Вперёд», далее пуск происходит автоматически;
2. после окончания пуска убедиться, что включены контакторы КМ1, КМ2;
3. остановить двигатель обычным способом ( без перевода в режим динамического торможения ), для чего нажать одновременно кнопки SB4 «Стоп» и SB5 «Блокировка динамического торможения».
При выполнении п.3.2. :
1. внести в таблицу 1 значения  начального пускового тока I ( бросок тока в пер-
вый момент пуска ) и номинального I ( после окончания пуска );
Таблица 1.
Токи переходных процессов
Характер тока     I , А
I , А
I , А

Пусковой            
Номинальный           
Динамического торможения           

2. определить по секундной стрелке часов время t  пуска и t свободного выбега двигателя.
Время пуска отсчитать от момента нажатия кнопки SB2 «Пуск» до момента, когда скорость двигателя перестанет увеличиваться.
Время свободного выбега -  от момента нажатия кнопок SB4 и SB5 до момента полной остановки двигателя.
Оба значения времени внести в таблицу 2.
Таблица 2.
Время переходных процессов
Время      t , с
t , с
t , с

Пуска           
Свободного выбега            
Динамического торможения           

3.3. Динамическое торможение
1. Нажать кнопку SB2 «Вперёд», далее пуск происходит автоматически;
2. после окончания пуска убедиться, что включены контакторы КМ1, КМ2;
3. остановить двигатель нажатием кнопки SB4 «Стоп»;
При выполнении п.3.3.2 :
1. внести в таблицу 1 значения  тока динамического торможения I  ( по обратно
му отбросу стрелки амперметра РА );
2. определить по секундной стрелке часов время t   динамического торможения и внести его в таблицу 2.
Время торможения - от момента нажатия кнопки SB4 до момента полной остановки двигателя.

3.4. Реверс двигателя
1. Нажать кнопку SB3 «Назад»;
2. убедиться в реверсе двигателя;
3. нажать одновременно кнопки SB4 «Стоп» и SB5 «Блокировка динамического торможения».

4. Оформление отчёта
4.1. Внести в отчёт: принципиальную схему ( рис. 1 ) и графики механических характеристик ( рис.2 ); уметь объяснить работу схемы во всех режимах; уметь объяснить все переходные процессы ( при пуске, торможении, регулировании скорости );
4.2. Ответить на вопросы:
.1. какие способы регулирования скорости применяются в данной работе?
.2. какие виды электрического торможения применяются в данной работе?
.3. какие защитные устройства обеспечивают защиты: от токов короткого замыка
ния; токов перегрузки; минимальную и нулевую?
.4. каковы уставки защитных устройств?
.5. каково назначение минимальной защиты? нулевой  защиты?
.6. чем опасно одновременное включение обоих реверсивных контакторов? Как в схеме исключена возможность такого включения?
7. Каковы возможные причины неоднократного перегорания резистора R3?







Рис. 1. Схема электрическая принципиальная




Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения:
«1» - искусственная ( ползучая ), при шунтировании обмотки якоря ( см. рис. 3 );
«2» -  искусственная, при введении резистора R3 в цепь обмотки якоря ( рис. 4 );
«3» - естественная ( без резисторов ) ( рис. 5 );
«4» - искусственная, при введении резистора R4 в цепь параллельной обмотки возбуждения;
«5» -  искусственная, при динамическом торможении ( рис. 6 ).
Характеристики «1», «2», «3» - пусковые, «4» - регулировочная, «5» - тормозная.
Симметричные характеристики «1'», «2'», «3'», «4'» и «5'» - аналогичные для обрат-
ного направления вращения.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить