Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Лабораторная работа №4. «Исследование схеми тиристорного управления электродвигателем постоянного тока»

Лабораторная работа №4. «Исследование схеми тиристорного управления электродвигателем постоянного тока»
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Лабораторная работа №4. «Исследование схеми тиристорного управления электродвигателем постоянного тока»


Цель работы: изучить особенности схем тиристорного управления регулировании
ем скорости электродвигателя постоянного тока

1. Основные сведения
В данной лабораторной работе исследуется электропривод постоянного тока, полу-
чающий питание от сети переменного тока.
Подобные системы электроприводов называют системами двойного рода тока, т.к. в них используются 2 рода тока – переменный ( судовой сети ) и постоянный ( на выходе
выпрямителя ).
Основным узлом этих систем является управляемый выпрямитель УВ ( рис. 2 ).

Рис.2. Структурная схема управляемого выпрямителя 

Управляемый выпрямитель предназначен для решения 2-х задач:
1.    преобразования переменного тока в постоянный;
2.    плавного изменения выпрямленного тока ( напряжения ) от нуля до номинально
го.
Системы двойного рода тока нашли широкое применение на судах с гребными эле
ктрическими установками, а также в электроприводах грузоподъёмных и якорно-швартов
ных устройств транспортных судов.
В данной лабораторной работе исследуется система управления электродвигателем
постоянного тока типа ПБ-11 с такими номинальными данными:
1. напряжение U = 220 В;
2. токи I = 1,0 А ;
3. мощность Р  = 0,15 кВт ;
4.    чаcтота вращения n = 1500 об/мин;
5.     коэффициент полезного действия η = 68%;


2. Описание принципиальной схемы

2.1. Основные элементы
К основным элементам схемы относятся ( рис. 1 ):
РU1 – вольтметр, для измерения переменного напряжения;
HL – лампочка «Питание на двигатель подано»;
КА – реле максимального тока, для отключения двигателя при коротком замыкании
в цепи обмотки якоря;
VD5, VD6 – диоды, VS1, VS2 – тиристоры, вместе образующие схему выпрямле-
ния, для питания постоянным током обмотки якоря двигателя;
UZ – мостик выпрямительный , для питания независимой обмотки возбуждения
двигателя;
F1, F2 – независимая обмотка возбуждения двигателя;
РА3 – амперметр постоянного тока, для измерения силы тока в обмотке якоря дви
гателя;
А1, А2 - выводы обмотки якоря двигателя;
РU2 – вольтметр постоянного тока, для измерения напряжения на обмотке якоря
двигателя;
ВR – тахометр, для получения напряжения, пропорционального скорости двигателя
( датчик скорости );
Рn – указатель скорости двигателя ( приёмник );
КМ – контактор линейный,  для подачи напряжения на схему;
SB1 – кнопка «Пуск» для включения контактора КМ;
SB2 - кнопка «Стоп» для отключения контактора КМ;
TL – понижающий трансформатор 220 / 36 В, для питання цепей схемы управления
RP – переменный резистор, для регулирования скорости двигателя;
L – индуктивность, входящая в состав фазовращающего моста;
VD1…VD4 – диоды, для получения постоянного тока цепей управления тиристора-
ми VS1 и VS2;
SA – выключатель цепей управления тиристоров VS1 и VS2;
R – токоограничивающий резистор, для получения необходимого значения тока
управления тиристоров VS1 и VS2.
Схема управления имеет 2 основных узла: фазовращающий мост ( ФВМ ) и управ
ляемый выпрямитель ( УВ ). 

2.2. Принцип действия фазовращающего моста
Фазовращающий мост ( ФВМ ) предназначен для изменения фазы выходного напря
жения по отношению к входному.
В состав ФВМ входят:
1.    трансформатор TL;
2.    резистор R;
3.    индуктивность L.
Принцип действия ФВМ основан на изменении фазы выходного напряжения по
отношению к входному.напряжению в случае изменения сопротивления слпротивления
одного из 4-х плечей моста.
В  данной схеме входное напряжение – это напряжение между точками А и В вто-
ричной обмотки трансформатора TL, а выходное – между точками С и D.
ФВМ имеет 4 плеча и 2 диагонали. Плечи образованы двумя половинами АС и СВ
вторичной обмотки трансформатора TL, резистором RP и индуктивностью L.


Рис. 3. Векторная диаграмма напряжений фазовращающего моста

Одна из диагоналей – входная  АВ с напряжением U = 36 В переменного тока, вто
рая – выходная СD, с напряжением управления  U = 18 В.
Последнее неизменно по величине, но может изменяться по фазе по отношению к напряжению U  при помощи резистора RP.
Объясним это.
Как следует из принципиальной схемы ( рис. 1 ), резистор RP и индуктивность L
cоединены последовательно и поэтому образуют цепь однофазного переменного тока.
В такой цепи ток отстаёт от напряжения на угол φ = arc tg ( X / R ).
Построим векторную диаграмму этой цепи для частного случая, когда сопротивле –
ние резистора и индуктивности равны, т.е. X = R.
Тогда угол φ = arc tg ( X / R ) =  arc tg ( 1 ) = 45º, т.е. ток отстаёт от напряжения на 45º.
Отложим вправо вектор напряжения Ū = Ū = 36 В ( в масштабе) и разделим его пополам точкой С ( рис. 3 ).
Тогда векторы Ū = Ū = 18 В  изобразят напряжения между одноимёнными точками В и С, С и А на принципиальной схеме ( рис. 1 ).
Далее опишем полуокружность радиусом, равным половине отрезка АВ, с центром
в точке С, и построим из точки В вектор тока Ī под углом φ = 45º. Точку D пересечения вектора тока с полуокружностью соединим c остальными точками, как это показано на рис. 3.
Образовавшиеся на рис. 3 векторы равны одноимённым напряжениям на рис. 1.
Например, вектор Ū  равен напряжению между точками В и А ; вектор Ū равен напряжению между точками В и С , и т.д.
Вектор Ū  - это вектор напряжения управления Ū тиристорами VS1 и  VS2. При X = R он отстаёт от вектора Ū на угол α = 90º.
Если увеличить сопротивление резистора RP, ток Ī' станет более активным, угол φ' уменьшится, точка D переместится в точку D'. П поэтому вектор напряжения управления займёт новое положение Ū'  , при котором угол α также уменьшится.
При R>> X ,  ток Ī станет чисто активным, угол φ, а значит, угол α, уменьшатся до 0º.
Наоборот, при  R<< X ,  ток Ī станет чисто реактивным ( индуктивным ), угол φ, а значит, угол α  увеличатся до 180º. 
Отсюда следует, что при изменении сопротивления резистора RP от R = ∞  доR = 0
( в пределе ) угол α можно изменять соответственно от 0º до 180º.
Таким образом, ФВМ имеет две особенности:
1.    при изменении сопротивления резистора RP от максимума до нуля можно изменять
угол α сдвига фазы напряжения управления U относительно питающего напряжения U  в пределах от 0º до 180º;
2.    при этом величина напряжения управления U не изменяется ( точка D скользит по
полуокружности, поэтому длина отрезка СD не изменяется ).
Эти особенности позволяют применить ФВМ для управления моментом включения
тиристоров в схеме управляемого выпрямителя на рис. 1.

2.3. Управляемый выпрямитель
В состав УВ входят:
1.    диоды VD1…VD4;
2.    тиристоры VS1 и VS2.
Диоды предназначены для получения постоянного тока управления тиристоров .
Тиристоры предназначены для получения постоянного тока обмотки якоря двига-
теля..
Как следует из рис. 1, с выхода ФМВ ( точки С и D ) напряжение управления U
выпрямляется диодами VD1…VD4 по схеме 2-полупериодного выпрямления.
Например, при мгновенной полярности напряжения управления «плюс» в точке С и «минус» в точке D образуется цепь тока управления тиристора VS1:
«плюс» в точке С – VD1 – рА1 – управляющий электрод VS1 – катод VS1 –  выклю
чатель SА – резистор R – VD3 - «минус» в точке D.
Тиристор VS1 открывается, и через него и обмотку якоря двигателя потечёт ток по
цепи:
«плюс» на выводе L2 – контакт КМ:2 – VS1 – вывод А2 – обмотка якоря – вывод
А1 – рА3 – VD6 – катушка реле максимального тока КА – контакт КМ1 - «минус» на выво
де L1.
Во вторую полуволну схема работает аналогично, открывается тиристор VS2.
Таким образом, тиристоры VS1 и VS2 открываются поочерёдно, каждый «своей»
положительной полуволной напряжения сети.
Направление тока в обмотке А1-А2 не изменяется, двигатель вращается в одном и том же направлении..

2.4. Принцип регулирования напряжения управляемого выпрямителя
Для регулирования напряжения изменяют угол α включения тиристоров.
Углом включения называют угол сдвига по фазе между началом положительной  полуволны анодного напряжения тиристора и моментом его включения ( рис. 4, а и б ).



Рис. 4. Графики напряжений управляемого выпрямителя: а) при α = 90º; б) при
α = 45º

На рис. 4-а и 4-б показаны графики таких напряжений:
1.    на верхнем – входное напряжение U = 36 В, между точками А и В;
2.    на среднем – выпрямленное напряжение на обмотке якоря А1-А2 двигателя М;
3.    на нижнем  - выходное напряжение U =  18 В, между точками С и D.
Тиристор включается ( открывается ) в момент времени, когда переменное напряже
ние управления увеличится от нуля до напряжения включения тиристора U = const 
( точки А1 на рис. 4-а и А2 на рис. 4-б ).
После включения тиристор превращается в диод и пропускает через себя и обмотку
якоря заштрихованную часть полуволны напряжения питания  ( средний график ).
Площадь заштрихованной части составляет половину площади полуволны, значит, выпрямленное напряжение равно половине максимального.
Двигатель вращается со скоростью, равной половине номинальной ( т.к. скорость прямо пропорциональна напряжению ).
Если увеличить сопротивление резистора RP, угол α уменьшится, площадь заштри
хованной части полуволны увеличится, скорость двигателя возрастёт ( рис. 4-б ).
При пуске напряжение на якоре должно отсутствовать, что возможно при
α =180º.
Для получения такого напряжения перед пуском сопротивление резистора     RP надо
полностью вывести.
Если считать, что графики на рис. 4 соответствуют работе тиристора VS1, то такие
же графики для тиристора VS2 сдвинуты на половину периода переменного тока, т.е. на 180º.

3.  Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе надо выполнить такие действия:
1. повернуть рукоятку потенциометра RP против часовой стрелки до упора, при
этом сопротивление потенциометра R = 0, что соответствует углу α = 180º;
2. включить выключатель управления SA;
3. нажать кнопку SB1 «Пуск». При этом включается линейный контактор КМ, заго
рается сигнальная лампочка НL, через независимую обмотку возбуждения F1- F2 начина
ет протекать ток.
Схема готова к работе.

4. Порядок выполнения работы
1.    выполнить пробный пуск двигателя плавным поворотом по часовой стрелке
рукоятки потенциометра RP , затем остановить двигатель;
2.    потенциометром RP поочерёдно установить частоты вращения n = 500, 1000 и
1300 об/мин, каждый раз внося показания электроизмерительных приборов в таблицу


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить