Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Лабораторная работа №8. «Исследование бесконтактной схемы управления рулевым приводом»

Лабораторная работа №8. «Исследование бесконтактной схемы управления рулевым приводом»
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Лабораторная работа №8. «Исследование бесконтактной схемы управления рулевым приводом»


Цель работы - изучить особенности бесконтактных схем управления рулевыми приводами

1.    Основные сведения
Рулевые электроприводы предназначены для обеспечения управляемости судна:
1.    удержания судна на курсе;
2.    изменения курса судна.
Применяют 3 вида управления рулевыми приводами:
1.    простое;
2.    следящее;
3.    автоматическое.
При простом управлении используют кнопочный пост управления с двумя
кнопками «лево руля» и «право руля» или рычаг ( рукоятку ), который поворачивают влево или вправо относительно среднего ( нулевого ) положения.
Особенность этого вида управления состоит в том, что руль перемещается всё то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг выведен из нулевого положения. Поэтому
этот вид управления называют «управлением по времени».
При следящем управлении используют штурвал, который поворачивают в нужном направлении на заданный угол. Далее руль поворачивается на этот угол и автоматически останавливается.
Иначе говоря, перо руля повторяет поворот штурвала, т.е. как бы следит за штурва-
лом, отсюда название – «следящее управление».
Этот вид управления называют “управлением по пути”, т.к. угол поворота руля
равен ( или пропорционален ) углу поворота штурвала, который при этом описывает дугу
( проходит путь по дуге ).
При автоматическом управлении рулевой привод работает без участия человека.
Различают 2 вида автоматического управления:
1. управление по определённой программ, вырабатываемой судовым вычислитель-
ным комплексом в соответствии с решаемой навигационной задачей, например, провод-
кой АПЛ подо льдом без всплытия на поверхность;
2. управление в режиме удержания судна на курсе.
Второй вид управления более прост, но требует участия человека всякий раз, когда
необходимо изменить курс судна.

2. Описание схемы управления рулевым приводом

2.1. Элементы схемы управления
В данной лабораторной работе исследуется схема следящего управления ( рис. 1 ).
Силовая часть схемы включает в себя 2 агрегата.
Первый агрегат состоит из приводного асинхронного двигателя М2 и генератора
постоянного тока независимого возбуждения G1, сидящих на одном валу. Этот агрегат предназначен для производства электроэнергии и питания ею исполнительного двигателя М1, поворачивающего руль.
Обмотки якорей  А1-А2 генератора М1 и А3-А4 двигателя М1 соединены последо
вательно, по системе “генератор-двигатель” ( Г – Д ).
Независимая обмотка возбуждения F3 – F4  двигателя М1 получает питание от отдельной сети постоянного тока напряжением 220 В через потенциометрический реостат RP1.
Независимая обмотка возбуждения F1 – F2  генератора G1 получает питание от об-
мотки якоря А5 – А6 генератора G2 постоянного тока.
Второй агрегат состоит из приводного асинхронного двигателя М3 и генератора
постоянного тока G2, представляющего собой электромашинный усилитель ( ЭМУ ) с по-
перечным полем. Этот генератор предназначен для питания независимой обмотки возбуж-
дения F1 – F2 генератора G1.
Генератор G2 имеет 2 независимые обмотки возбуждения ОУ1 и ОУ2, которые на-
зывают обмотками управления. Эти обмотки включены по так называемой дифференци-
альной схеме ( от слова «дифферент» - разность), т.к. их магнитные потоки направлены встречно. Поэтому результирующий магнитный поток G2 равен их разности. Если магнит
ные потоки обмоток ОУ1 и ОУ2 одинаковы, результирующий магнитный поток  G2 равен нуля, и напряжение на зажимах А5 - А6 отсутствует.
Сами обмотки ОУ1 и ОУ2 получают питание от фазочувствительного выпрямите-
ля ( ФЧВ).
В состав ФЧВ входят 2 трансформатора -  ТL1 и Т L2, 2 диода - VD1 и VD2 и 2 подстроечных резистора  - R1 и R2.
Отдельная сеть переменного тока напряжением 127 В предназначена для питания
первичной обмотки U1 – V1 трансформатора TL2 и обмотки возбуждения U2 – V2 сельси-
на датчика СД.
Расположенная на роторе СД трёхфазная обмотка соединена тремя проводами с такой же обмоткой ротора сельсина-трансформатора СТ.
С выходной обмотки СТ U3 – V3 напряжение снимается на первичную обмотку
U4– V4 трансформатора TL1. Вторичная обмотка TL1 состоит из двух одинаковых поло-
вин U5– V5 и U6– V6 с равными напряжениями управления U  и U . Эти напряжения через диоды VD1 и VD2  подаются на обмотки управления ОУ1 и ОУ2 электромашинного усилителя G2.

2.2. Трансформаторный режим  сельсинов СД и СТ
Трансформаторный режим сельсинов предназначен для получения переменного напряжения, величина которого пропорциональна углу поворота ротора одного из сельси
нов,  а фаза этого напряжения зависит от направления поворота ротора этого сельсина ( рис. 2 ).



Рис. 2. Схема для получения трансформаторного режима работы сельсинов
В схеме трансформаторного режима используют 2 сельсина – сельсин-датчик СД и сельсин-приёмник СТ.
Каждый сельсин имеет на статоре однофазную обмотку, на роторе – трёхфазную. На однофазную обмотку СД подают переменное напряжение, поэтому эта обмотка есть обмотка возбуждения СД. Наоборот, с однофазной обмотки СТ снимается переменное напряжение, поэтому эта обмотка является выходной.
Трёхфазные обмотки обоих сельсинов соединены тремя проводами, причём каждый провод соединяет одноименные выводы сельсинов. Например, верхний провод соединяет выводы Р1 СД и Р1 СТ, средний – выводы Р2 СД и Р2 СТ, нижний - выводы Р3 СД и Р3 СТ, При таком соединении фазные ЭДС обмоток роторов обоих сельсинов в соединительных проводах направлены встречно ( в противофазе ).
Ротор СД может поворачиваться. В рулевых приводах ротор СД поворачивается баллером руля, в то же время ротор СТ неподвижен.
Суть трансформаторного режима, можно объяснить при помощи характеристики «вход-выход» на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость выходного напряжения U  от угла α поворота ротора

На этой характеристике: α - угол поворота ротора СТ ( вход ), U  – напряжение на обмотке U3 – V3 СТ ( выход ).
Как следует из характеристики, при α = 0 выходное напряжение U = 0. При поворо
те ротора по часовой стрелке ( положительные углы α ) с увеличением угла поворота вы-
ходное напряжение увеличивается.
При повороте ротора против часовой стрелки ( отрицательные углы α ) с увеличени
ем угла поворота выходное напряжение также увеличивается, но фаза его изменилась на 180º.
Таким образом, изменяя направление и угол поворота ротора СТ, можно изменять
выходное напряжение СТ как по фазе, так и по величине. Это напряжение поступает на первичную обмотку U4– V4 трансформатора TL1 и поэтому является входным для ФЧВ.

2.3. Фазочувствительный выпрямитель
Фазочувствительный выпрямитель ( ФЧВ ) предназначен для преобразования  пере
менного тока в постоянній ( выпрямления ).
Обычные схемы выпрямления имеют две особенности:
1.    напряжение на выходе ( выпрямленное ) прямо пропорционально входному
( переменному ) напряжению;
2.    полярность напряжения на выходе не зависит от фазы входного напряжения.
Фазочувствительный выпрямитель имеет такие особенности;
1.    напряжение на выходе ( выпрямленное ) прямо пропорционально входному
( переменному ) напряжению;
2.    полярность напряжения на выходе зависит от фазы входного напряжения.
Иначе говоря, ФЧВ различает ( «чувствует» ) фазу входного напряжения, отсюда
название – «фазочувствительный». При изменении фазы входного напряжения на 180º полярность выходного напряжения изменяется на противоположную.
В упрощенной схеме ФЧВ применяют 2 трансформатора -  ТL1 и Т L2 и 2 диода - VD1 и VD2 ( рис. 4 ).









Рис. 4.  Упрощенная схема фазочувствительного выпрямителя ( ФЧВ )

Первичная обмотка ТL1 включается в сеть переменного тока, со вторичной обмот-
ки ТL1 снимается в схему ФЧВ стабильное напряжение, которое не меняется ни по величи
не, ни по фазе ( по отношению к напряжению сети ). Поэтому это напряжение часто назы-
вают опорным U .
На первичную обмотку ТL2 подается переменное входное напряжение U , которое может изменяться как по величине, так и по фазе. В данной схеме это напряжение     снимается с выхода сельсина-трансформатора СТ ( рис. 1 ).
Суть работы ФЧВ можно объяснить при помощи фазовой характеристики ( рис. 7 ).



Рис. 7. Фазовая характеристика ФЧВ

Как следует из рис. 5, при сдвиге φ = 90º выходное напряжение U = 0.
При уменьшении этого угла от φ = 90º до φ = 0º ( участок «ав» ) выходное напряже
ние увеличивается и достигает максимума при φ = 0º ( точка «а» ).
При увеличении этого угла от φ = 90º до φ = 180º ( участок «вс» ) выходное напря-
жение также увеличивается и достигает максимума при φ = 180º  ( точка  «с» ). Однако полярность напряжения на участке «вс» обратная по сравнению с полярностью на участке «ав».

3. Работа схемы управления

1        3.1. Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе последовательно нажимают кнопки SB1, SB2 и SB3 ( рис. 1 ).
При нажатии кнопки SB1 включается линейный контактор КМ1, на схему подаётся напряжение питающей сети.
При нажатии кнопки SB2 включается контактор КМ2, начинает вращаться асин-
хронный двигатель М2 и обмотка якоря генератора G1.
При нажатии кнопки SB3 включается контактор КМ3, начинает вращаться асин-
хронный двигатель М3 и обмотка якоря генератора G2, образующих ЭМУ.
Роторы обоих сельсинов СД и СТ находятся в нулевом положении, поэтому выход
ное напряжение на зажимах U3 – U4 СТ равно нулю.
По этой причине напряжения на зажимах U5 – U5 и U6 – U6 трансформатора TL1
равны нулю, в обмотках управления ОУ1 и ОУ2 ЭМУ протекают одинаковые и противопо
ложно направленные токи. Результирующий магнитный поток ЭМУ равен нулю, напряже
ние на зажимах А5-А6 ЭМУ также равно нулю.
Поэтому ток через независимую обмотку возбуждения F1 – F2 генератора G1  не протекает, напряжение на зажимах якоря А1-А2 равно нулю, исполнительный двигатель М1 неподвижен.

3.2. Работа схемы
При повороте штурвала ротор СД поворачивается, и на обмотке U3 – V3 сельсина- трансформатора СТ появляется переменное напряжение определенной величины и поляр
ности. Величина этого напряжения прямо пропорциональна углу поворота штурвала, а фаза зависит от направления поворота штурвала относительно его нулевого положения.
Это напряжение поступает на первичную обмотку  U4 – V4 трансформатора TL1,
в результате чего токи в обмотках ОУ1 и ОУ2 ЭМУ начинают изменяться по величине – ток в одной из обмоток увеличивается, в другой – уменьшается.
Разностный магнитный поток этих обмоток возбуждает ЭМУ, на зажимах А5-А6
его якоря появляется напряжение. Через обмотку возбуждения F1-F2 генератора G1 начи-
нает протекать ток, генератор возбуждается, двигатель М1 начинает поворачивать баллер руля.
При повороте руля поворачивается ротор сельсина-трансформатора СТ в направле-
нии согласования его положения с положением ротора сельсина датчика СД. В результате
напряжение на зажимах  U3 – V3 СТ уменьшается, поэтому уменьшается разность токов ОУ1 и ОУ2, двигатель М1 постепенно уменьшает скорость поворота руля.
Когда ротор СТ займёт одинаковое положение с ротором СД, кладка пера руля пре-
кратится.
Для возвращения пера руля в диаметральную плоскость штурвал возвращают  в исходное положение.
В результате роторы СД и СТ повторно рассогласовываются, на выходе U3 – V3 СТ вновь возникает напряжение U , но противоположной фазы. Полярность напряже
ния на зажимах А5-А6 изменяется на обратную, двигатель реверсирует и возвращает бал
лер руля в исходное положение.
В этот момент напряжение на зажимах U3 – V3 СТ пропадает, руль останавливает-
ся.

4. Номинальные данные электрических машин   

В данной лабораторной работе используются 3 электрических машины и 1 двух-
машинный агрегат:
1. исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения М1 ти
па П11М, мощность 0,29 кВт, напряжение 110В, ток  4,1А, частота вращения 1500 об/мин;
2. приводной асинхронный двигатель М2 типа АО2-31-2М, мощность3 кВт, напря
жение 220 / 380 В, ток 10,5/6,1 А, частота вращения 2880 об/мин, cos φ = 0,89, КПД – 84,5%;
3. генератор постоянного тока независимого возбуждения G1 типа ПО11, мощность
0,45 кВт, напряжение 110В, ток 2,86 А, частота вращения 3000 об/мин;
4. двухмашинный агрегат электромашинного усилителя, в общем корпусе которого
находятся:
- приводной асинхронный двигатель М3 типа АО2-21-2М, мощность1,7 кВт, напря
жение 220 / 380 В, частота вращения 2850 об/мин, cos φ = 0,82.;
- генератор постоянного  тока независимого возбуждения G2, мощность 1,0 кВт, напряжение 115 В, 2 обмотки управления, ток обмоток 11 мА ( миллиампер ).

5. Порядок выполнения работы

5.1. Подготовка схемы к работе

1.    Последовательно нажать кнопки SB1, SB2 и SB3
2.    При помощи резисторов R1 и R2 установить одинаковые токи в обмотках управ
ления ОУ1 и ОУ2 ( контроль – по миллиамперметрам рА1 и рА2 )
3.    Если исполнительный двигатель вращается, повернуть рукой ротор сельсина
датчика СД в такое положение, при  котором вращение прекратится.
Ротор продолжать удерживать а таком положении

5.2. Работа  схемы
1.    Вывести ротор сельсина-датчика СД из согласованного положения поворотом
от руки по часовой стрелке на угол 10-15º.
Двигатель М1 начнёт вращаться с определённой скоростью
2.   медленно повернуть ротор сельсина-трансформатора СТ по часовой стрелке до
момента остановки двигателя М1
3. реверсировать двигатель М1 поворотом ротора СД в направлении против часо-
вой стрелки в порядке, описанном выше, остановить двигатель М1.
4. Для прямого направления вращения ( п. 1 ) внести в таблицу показания прибо-
ров:
.1. вольтметра рU1, измеряющего напряжение U  на выходной обмотке U3-V3 cельсина-трансформатора СТ;
.2. миллиамперметров рА1 и рА2, измеряющих токи в обмотках управления ОУ1 и ОУ2 ЭМУ;
.3. вольтметра рU2, измеряющего напряжение генератора G1;
.4. тахометра рn, измеряющего частоту вращения исполнительного двигателя М1.


Более старые статьи:

 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить