Исследование электромагнитного реле постоянного тока

Предисловие

Целью лабораторного практикума является углубленное изучение и исследование промышленных элементов и устройств автоматики.

В задачи лабораторного практикума входит изучение конструкции, принципов работы и основных характеристик устройств автоматики, методик их расчета и выбора, приобретение навыков построения принципиальных электрических схем пуска, регулирования и управления исполнительных устройств технологического оборудования. По результатам выполненных исследований решаются вопросы модернизации технологического оборудования при выполнении курсовых и дипломных проектов.

В результате выполнения лабораторного практикума студенты получают практические навыки расчета и выбора элементов и устройств автоматики, построения принципиальных электрических схем, решения технических задач, встающих при рассмотрении вопросов защиты и управления режимами работы потребителей электрической энергии.

Лабораторная работа № 1

Исследование электромагнитного реле постоянного тока

Цель работы

Целью работы является исследование временных характеристик реле и схем измерения времени срабатывания и отпускания.

Характеристики реле

Основными характеристиками реле являются:

1. рабочее напряжение;

2. ток срабатывания;

3. сопротивление обмотки;

4. характер и число контактных групп;

5. время срабатывания и отпускания;

6. коэффициент возврата;

7. величина тягового усилия;

8. тип магнитной системы.

Динамика реле характеризуется временной характеристикой (рис.1.2), (σ - зазор между якорем и сердечником электромагнита).

Рис. 1.2. Временная характеристика реле

На участке 0-а переходный процесс описывается уравнением

тогда , где .

Трогание якоря наступает в момент, когда , т.е.

На участке a - b происходит изменение магнитной проводимости зазора, в исходном уравнении появляется дополнительный член

Так как >0, то составляющие , по сравнению с участком 0 - а, начинают уменьшаться, чем и объясняется провал на временной характеристике. Время движения якоря на данном участке является сложной зависимостью многих параметров реле и приближенно может быть определено по формуле:

,

где - соответственно тяговое усилие и усилие пружины.

На участке b - c после перемещения якоря индуктивность постоянна , где - индуктивность при притянутом якоре.

Отпускание якоря реле может быть вызвано либо отключением напряжения питания от обмотки, либо замыканием этой обмотки накоротко или через дополнительное сопротивление.

В первом случае ток в обмотке практически мгновенно уменьшается от до нуля. Однако при этом наводится значительная ЭДС самоиндукции . В результате чего может произойти пробой изоляции проводников обмотки.

Поэтому, как правило, реле постоянного тока шунтируется диодом, включенным встречно с источником питания (рис.1.3).

В результате этого режим отпускания соответствует замыканию обмотки реле накоротко. Тогда ток изменяется по экспоненте .

В момент времени (участок d - e), когда тяговое усилие становится меньше противодействующих сил, начинается движение якоря. Время трогания при размыкании определяется

Время движения определяется сложной зависимостью и является функцией многих параметров.

Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться с лабораторной установкой и с правилами эксплуатации, используемой измерительной аппаратуры.

4.2. Определить номинальные напряжение и ток срабатывания реле.

4.3. Определить коэффициент возврата, время срабатывания и отпускания реле и другие параметры временной характеристики.

4.4. Исследовать схемы ускорения и замедления срабатывания реле (по рис. 3,4).

4.5. Используемая аппаратура: осциллограф типа С1-19, С1-58, счетчик импульсов типа Ф5007.

Содержание отчета

5.1. Схема установки, исследуемые схемы.

5.2. Аналитические зависимости времени срабатывания от параметров схемы.

5.3 Экспериментальные характеристики, определённые по п.п.4.2 - 4.7.

6. Контрольные вопросы

6.1. Принцип действия реле постоянного тока.

6.2. Классификация реле.

6.3. Тяговая характеристика.

6.4. Временная характеристика, аналитическое описание.

6.5. Способы и схемы изменения времени срабатывания и отпускания реле.

Лабораторная работа № 2

Цель работы

Изучение принципа действиямагнитного пускателя ирелейно-контакторных схем, управления электрическими двигателями,приобретениепрактических навыковмонтажа релейно-контакторных схем.

Примеры релейно-контакторных схем управления

В некоторых случаях электродвигатели отдельных приводов должны быть между собой электрически сблокированы. Одна из таких схем представлена на рис. 2. 4 Замыкающий контакт 1К, включенный в цепь катушки 2К, позволяет включить второй двигатель только при работе первого двигателя. Такая блокировка встречается у фрезерных станков с отдельным приводом подачи. Во избежание аварии (поломки фрезы) схема должна быть построена так, чтобы привод подачи мог работать лишь при вращении шпинделя.

При замене в цепи катушки К2 замыкающего контакта 1К размыкающим, второй двигатель получает возможность работать только в том случае, если первый двигатель не включен. Блокировка такого рода также часто встречается в схемах станков.

Если посредством одной кнопки необходимо управлять несколькими электрическими цепями, прибегают к использованию многоконтактного промежуточного реле. На рис. 2.5представлена схема, у которой при нажиме на кнопку SB2 включается промежуточное реле П, включающее одновременно контакторы 1К, 2К и т.д. и обеспечивающие одновременный пуск нескольких двигателей.

Рис. 2.4. Принципиальная электрическая схема последовательного пуска двух асинхронных двигателя

При нажатии на кнопку SB1 одновременно отключаются все электродвигатели. Наряду с групповым управлением предусмотрена возможность включения и отключения каждого электродвигателя в отдельности. Подобное управление применяют, например, для включения всей станочной линии и отдельных станков, входящих в ее состав.

Рис. 2.5. Принципиальная электрическая схема управления одновременным пуском нескольких асинхронных двигателей

При реверсивном управлении электродвигателем требуются два контактора: для хода вперед КВ и для хода назад КН (рис. 2.6). При случайном одновременном включении контакторов КВ и КН в цепи рабочего тока возникнет короткое замыкание, так как крайние линейные провода соединяются крайними контактами контакторов КВ и КН. Во избежание одновременного включения двух контакторов применяют электрическую блокировку, осуществляемую размыкающими контактами кнопок SB2 (вперед) и SB1 (назад).

Когда нажимают кнопку SB2, замыкается цепь катушки КВ и размыкается цепь катушки КН. Контактор КН, если он был включен, отключается. При одновременном нажатии на кнопки SB2 и SB1 их размыкающие соответственно разрывают цепи катушек КН и КВ, и ни один из контакторов включиться не может.

Рис. 2.6. Принципиальные электрические схемы реверсивного управления асинхронным двигателем с элементами электрической (а, б) и механической (в) блокировок

Если схема реверса выполнена с применением двух отдельных контакторов, то электрическая блокировка, осуществляемая размыкающими контактами кнопок, не предотвращает короткие замыкания при всех возможных случаях. Так, если подвижная система контактора КН в рассмотренном примере, вследствие приваривания главных контактов или механического заедания, не отпадает после отключения катушки КН размыкающим контактом кнопки SB2 или отпадает с замедлением, произойдет короткое замыкание в рабочей цепи, так как контактор КВ включается при замыкании и.о. контакта кнопки SB2.

На рис. 2.6 представлены цепь управления схемы, в которой электрическая блокировка, не допускающая одновременного включения обоих контакторов, осуществляется посредством размыкающих контактов КН и КВ. При этом замыкаются контакты КВ в цепи рабочего тока (показанные на рис. 2.6), блок-контакт самоблокировки КВ, шунтирующий кнопку SB2, и размыкается контакт КВ, включенный в цепь катушки КН. Пока контактор КВ не будет отключен и его подвижная система полностью не отпадет, нажатие на кнопку SB1 не вызывает замыкания цепи катушки контактора КН. Для реверса в схеме данного варианта необходимо предварительно нажать кнопку SB3.

Схема, показанная на рис. 2.6 не допускает реверса электродвигателя без промежуточного нажатия на кнопку SB3, а при одновременном нажатии на кнопки SB2 и SB3 ни один контактор не включается (как и в схеме, изображенной на рис. 2.6).

Реверсивные магнитные пускатели, содержащие по два контактора на общей панели, обычно снабжены механической блокировкой. В этом случае посредством коромысла или кулачков не допускается включение одного контактора, когда другой уже включен или пока полностью не отключится. При использовании схемы, представленной на рис.6 требуется применить реверсивный пускатель с механической блокировкой, которая предотвратит короткое замыкание в указанных выше случаях.

Однако при применении реверсивных магнитных пускателей переменного тока не следует ограничиваться одной механической блокировкой, это объясняется тем, что при замыкании цепи катушки контактора переменного тока, который не имеет возможности включаться, в катушке течет ток, который в несколько раз превышает нормальный.

При длительном нажатии на кнопку катушка может сгореть и поэтому надо осуществлять электрическую блокировку размыкающих контактов контакторов.

Схему, представленную на рис.6 используют в случае длительной работы электропривода. Часто требуется, чтобы электропривод металлорежущих станков работал лишь при нажатии кнопки «Пуск». Подобное управление необходимо при различных установочных перемещениях, когда при кратковременном нажатии на кнопку должно произойти небольшое перемещение (толчок) движущегося элемента станка. В этом случае не нужны контакты самопитания и кнопка «Стоп». Такая схема представлена на рис. 2.7.

Рис. 7. Пример построения схем построения асинхронными двигателями для обеспечения установочных перемещений механизмов

Часто возникает необходимость управления одним и тем же приводом в обоих указанных режимах. Схема, обеспечивающая такое управление, изображена на рис. 2.7. В этой схеме при кратковременном нажатии на кнопку SB2 обеспечивается длительная работа привода. В случае нажатия на кнопку SB3 (Установка) её замыкающий контакт включает контакт 1К, а размыкающий контакт размыкает цепь самопитания контактора. При применении этой схемы необходимо учитывать возможность задержки отпадания контактора 1К.

При этом размыкающий контакт отпущенной кнопки SB3 может замкнуться раньше, чем разомкнется блок-контакт 1К и двигатель будет продолжать работать. Действие схемы, представленной на рис. 2.7 одинаково при любом времени отпадания контактора. Для длительной работы двигателя нужно кратковременно нажать кнопку SB2. Это вызовет включение промежуточного реле РП. Один замыкающий контакт реле шунтирует кнопку SB2 и дает возможность прекратить её нажатие, не вызывая отключения реле, другой – включает рабочую катушку контактора 1К. Для осуществления установочного перемещения достаточно нажать кнопку SB3.

Не каждое расположение контактов в цепи управления целесообразно. Так, например, расположение контактов, показанное на рис. 2.8, является нерациональным. Кнопочная станция находится на станине станка, а контактор и ввод сети – в шкафу с аппаратурой электрического управления станком. При указанном на рис. 2.8 расположении контактов нужен лишний провод, проложенный между кнопочной станцией и шкафом управления. Кроме того, в кнопочной станции кнопки SB2 и SB1, присоединенные к различным полюсам цепи находятся близко одна от другой, что создает возможность коротких замыканий. В связи с этим все контакты электроаппаратуры стремятся размещать по одну сторону катушки контактора или реле.

Рис. 2.8. Пример нерационального построения схемы управления пуском асинхронного двигателя

Порядок выполнения работы

4.1. Собрать схему включения и выключения одним двигателем (рис.1).После монтажа все схемы проверяются преподавателем. Включить и выключить схему (в присутствии преподавателя).

4.2. Проверить работоспособность тепловой защиты и определить время срабатывания теплового реле. Для этого:

а) разомкнуть одну фазу в силовой цепи двигателя (снять один провод);

б) включить схему и засечь время включения;

в) зафиксировать момент срабатывания теплового реле и определить время его срабатывания.

4.3. Собрать схему реверсивного управления асинхронного двигателя (рис.4). Включить и выключить схему. Проверить работоспособность защиты от короткого замыкания (плавкие предохранители). Для этого:

а) закоротить любые две фазы после силовых контактов,

б) включить схему.

Время, необходимое для выполнения работы – 2 часа.

Содержание отчета

5.1. Принципиальные электрические схемы по п.4.1 - 4.3. По п. 4.2 на схеме 4.1 указать места разрыва и соединения накоротко.

5.2. Время срабатывания тепловых реле.

Лабораторная работа № 3

Цель работы

Знакомство с принципом действия автоматических воздушных выключателей, тепловых реле (ТР) и плавких предохранителей (ПП), изучение их конструкций, основных характеристик, исследование режимов работы устройств защиты контактных коммутационных устройств на примере ТР.

Общие положения

АВК, ТР, ПП относятся к группе коммутационных аппаратов распределительных устройств и предназначенных для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. По области применения названные аппараты объединяют в подгруппы аппаратов низкого напряжения (с номинальным напряжением до1000 В) и высокого напряжения (с номинальным напряжением более 1000 В). В данной лабораторной работе рассматриваются аппараты распределительных устройств низкого напряжения.

Основной характеристикой АВК, ТР, и ПП является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика).

Основные требования для аппаратов данной группы:

- времятоковая характеристика должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;

- время срабатывания при КЗ должно быть минимально возможным;

- характеристики аппаратов должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежности защиты.

Тепловые реле

Для защиты энергетического оборудования от токовых перегрузок широко распространены ТР с биметаллическим элементом. Биметаллический элемент состоит из двух пластин с различным коэффициентом линейного расширения α. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены за счет проката в горячем состоянии либо сваркой.

Если такой элемент закрепить неподвижно и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону материала с меньшим α. Нагрев биметаллического элемента может производиться за счет тепла, выделяемого током нагрузки в самой пластине или в специальном нагревателе. В современных ТР биметаллическая пластина имеет комбинированную систему нагрева. Как правило, ток срабатывания выбирается в пределах (1,1 - 1,4) I_н, где I_н - номинальный ток в цепи нагрузки, а время срабатывания составляет несколько секунд или минут и зависит от типа ТР и его конструкции.

Любые тепловые воздействия инерционны по своей природе, и прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Поэтому воздействие пластины на контакт передается, как правило, через ускоряющие устройства, наиболее совершенным из которых является «прыгающий» контакт (рис. 3.2, а). В холодном состоянии биметаллическая пластина 3 занимает крайнее левое положение. Пружина 1 создает силу P, которая замыкает контакты 2. В исходном состоянии пластина 3 направлена вдоль оси пружины 1. Сила упругости пружины Р направлена вертикально вниз и проходит через центр О. При этом прыгающий контакт находится в нейтральном положении.

При нагреве пружина 1 быстро переходит в крайнее правое положение и контакты 2 размыкаются с большой скоростью, обеспечивая надежное гашение дуги.

После срабатывания ТР для нового включения цепи нагрузки необходимо возвратить его контакты в исходное положение. Для этого служит кнопка возврата 5.

При длительной нагрузке (рис. 3.2, б) время срабатывания реле

,

где Т – постоянная времени нагрева; I₀ – ток предварительной нагрузки; - ток, при котором реле срабатывает за время t_ср ››T; I_ср - ток, при котором реле срабатывает за время t_ср, величина которого в относительных единицах

.

Здесь х=I / I_н , х_ср=I_m / I_н , ɛ=I₀ / I_н.

а) б)

Рис. 3.2. Тепловое реле: а) принципиальная схема; б) зависимость времени срабатывания от тока при длительной нагрузке

Если реле включается в холодном состоянии (ɛ=0),то

.

При повторно-кратковременной нагрузке (рис.3.3) эквивалентный ток I_э должен соответствовать току срабатывания ТР

,

где ПВ=(t_н/(t_н+t_п))^.100% , θ_т=S²ɣC/(к_трs-I²r₀a_c); r₀ –удельное сопротивление проводника, Ом∙м; a_c –температурный коэффициент сопротивления, Oм/град; к_т - коэффициент теплопередачи, Вт/см²; р – периметр поперечного сечения проводника, см²; C – удельная теплоемкость материала проводника, Дж/(кг∙К); ɣ - удельный вес материала проводника, кг/см³.

При кратковременной нагрузке эквивалентный ток

При коротком замыкании процесс нагрева идет без отдачи тепла, время срабатывания

Рис. 3.3. График изменения тока нагрузки при повторно кратковременном режиме

Таблица 3.1

Порядок выполнения работы.

7.1. Подключить кабель питания стенда к разъему силового щитка 220 В, 50 Гц.

7.2.Отключить цепь управления, переведя переключатель SA5 в положение «Выкл.», обеспечив тем самым работу ТР в длительном режиме.

7.3. Включить стенд в сеть (переключатель SА1 поставить в положение «Вкл.»). При этом должна загореться сигнальная лампочка HL1 на передней панели стенда и включиться секундомер.

7.4. При срабатывании ТР произойдет отключение секундомера. Записать показания секундомера в протокол испытаний.

7.5. Измерить время срабатывания ТР при различных положениях его собственного регулятора; повторное включение ТР в нагрузку осуществлять нажатием кнопки возврата 5 (см. рис.2) .

7.6. Переключатель SA5перевести в положение «Вкл.», обеспечив тем самым повторно-кратковременный режим работы ТР.

7.7. Измерить t_н и t_п при всевозможных комбинациях положений переключателей SA3, SA4 и положений ручек потенциометров R1 и R2.

7.8. Результаты измерений с соответствующей отметкой положений переключателей и ручек потенциометров занести в протокол испытаний.

7.9. Выключить стенд, переведя переключатель SA1 в положение «Выкл.», и отключить кабель питания стенда от силового щитка.

Содержание отчета.

8.1. Результаты расчета ПП по методике, изложенной в пп. 4. Исходные данные для расчета выдаются преподавателем.

8.2. Результаты эксперимента (таблицы, схемы, краткие положения, выводы).

8.3. Отчет оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД.

Лабораторная работа № 4

Цель работы

Изучение принципа действия и экспериментальное определение выходных характеристик конечных выключателей (КВ).

Общие положения

Конечные (концевые, путевые) выключатели применяются для контроля (в основном ограничения) перемещения подвижных органов различных механизмов. В общем случае КВ, являющийся датчиком, состоит из чувствительного элемента (ЧЭ) и усилителя- преобразователя (УП), (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Функциональная схема конечного выключателя

ЧЭ преобразует механическое перемещение в изменение какого-либо параметра электрической цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, напряжение, ток). ЧЭ элемент содержит подвижный элемент (копир, экран, лепесток, магнит и др.), который, входя в зону действия ЧЭ, изменяет один из его внутренних параметров (нажимает на контакты и изменяет их состояние; перекрывает световой поток, изменяя тем самым ток в цепи фотодиода; изменяет индуктивное сопротивление катушек ЧЭ; создает сильное магнитное поле вблизи контактов геркона и т.д.). В зависимости от принципа действия ЧЭ различают КВ:

а) механические;

б) индуктивные;

в) фотоэлектрические;

г) на герконах.

УП усиливает и преобразует входную величину в изменение тока или напряжения.

Как правило, выходная характеристика КВ является релейной представляет собой зависимость выходного напряжения (тока) от перемещения подвижного элемента «х»:

.

Основным требованием предъявляемые к КВ, является как можно большее значение коэффициента возврата К_в→1 (рис. 4.2):

а) б)

Рис. 4.2. Графики изменения коэффициента возврата конечных выключателей:

а – с релейной характеристикой, б – с аналоговой

Абсолютная величина разницы перемещения срабатывания и размыкания КВ называется дифференциальным ходом. В некоторых типах КВ изменение выходной величины происходит не мгновенно, а нарастает по определенному закону (рис. 4.2, б), что объясняется физическими свойствами ЧЭ. Тогда в УП дополнительно ставят пороговый элемент, срабатывающий при достижении выходным напряжением (током) определенной величины. Часто на выходе УП включают контактный коммутационный аппарат (реле, контактор).

Лабораторный стенд

Лабораторный стенд предназначен для экспериментального определениявыходных и временных характеристик КВ (механического (МП-5), фотоэлектрического, индукционного БВКЗ-24 и на герконе КЭМ-3.

Порядок выполнения работы

4.1. Определить выходные характеристики КВ при перемещении подвижного органа КВ вправо и влево.

4.2. Определить зависимость изменения промежуточной величины ЧЭ КВ при его срабатывании и отпускании.

4.3. Необходимая аппаратура: осциллограф типа С1-68, микроамперметр типа

Содержание отчета

5.1. Принципиальные электрические схемы КВ и схемы их включения на стенде.

5.2. Характеристики и графики по п.п. 4.1 - 4.3.

6. Контрольные вопросы

6.1. Назначение и Классификация КВ.

6.2. Принцип действия и конструкция КВ.

6.3. Основные аналитические зависимости лежащие в основе КВ различных типов и характеристики КВ.

6.4. Характеристики некоторых промышленных КВ.

Лабораторная работа № 5

Изучение реле времени

Цель работы

Изучение реле времени, ознакомление с принципами автоматического управления пуском и торможением двигателя постоянного тока в функции времени.

2. Описание лабораторного стенда

Исследование автоматического управления пуском и торможением двигателя постоянного тока (ДТП) в функции времени и скорости проводится на лабораторном макете, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 5.1.

Макет работает следующим образом: в исходном положении тумблеры К1 и К2 разомкнуты, первая и вторая ступень пускового реостата зашунтированы контактами реле 1Р1 и 1Р2, конденсаторы С1и С2 реле времени заряжены, транзисторы Т1, Т2 - закрыты.

При замыкании тумблера К2, подается напряжение на обмотку возбуждения двигателя. Нажатием кнопки «Пуск» подается питание на обмотку реле Р, реле Р включается и своим контактом 4Р подключает якорную цепь двигателя к сети - 110 В. Контакты реле 2Р, 3Р подключают конденсаторы С1, С2. к цепям разряда. Транзисторы Т1, Т2 открываются, срабатывают реле Р1 и Р2, которые своими размыкающими контактами включают в якорную цепь двигателя пусковой реостат (R1, R2). Блокировочный замыкающий контакт 1Р закорачивает пусковую кнопку, которая после этого может быть отпущена. Следовательно, с момента срабатывания реле Р начинается разгон двигателя в соответствии с первой искусственной механической характеристикой (характеристика «1» на рис. 5.2).

Через некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора С1, срабатывает первое реле времени. Транзистор Т1 закрывается, реле Р1 обесточивается, контакт 1Р1 замыкается и закорачивает первую ступень пускового реостата R1.Начинается разгон двигателя согласно второй искусственной механической характеристике (кривая 2 на рис. 5.2). Через некоторое время, определяемое постоянной времени цепи разряда конденсатора С2, срабатывает второе реле времени (закрывается транзистор Т2 и обесточивается реле Р2), замыкается контакт 1Р2, который закорачивает вторую ступень пускового сопротивления R2. Двигатель начинает работать по естественной механической характеристике, кривая 3рис. 5.2.

Для динамического торможения включается тумблер К1 и нажимается кнопка «Стоп». При нажатии кнопки «Стоп» реле Р обесточивается и своим контактом 4Р отключает якорную цепь от сети; контакты реле Р, 2Р и ЗР подключают конденсаторы С1, С2 к источнику постоянного напряжения.

При включении тумблера К1 подается питание на обмотки реле РЗ и Р4, контакты этих реле (1РЗ, 1Р4) закорачивают якорную цепь двигателя, шунтируя сопротивления RЗ и R4

При уменьшении частоты вращения двигателя отключается реле РЗ, и якорная цепь двигателя замыкается на сопротивление R3.

При последующем уменьшении частоты вращения двигателя отключается реле Р4, в результате чего якорь двигателя замыкается на сопротивление R = R3 + R4. Механические характеристики двигателя постоянного тока, работающего в режиме динамического торможения, приведены на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Механические характеристики ДПТ

Изменение частоты вращения двигателя контролируется по вольтметру V (рис. 5.1), подключенному к сигнальной обмотке тахогенератора (ТГ).

При снятии пусковой диаграммы, диаграммы торможения, графиков изменения тока якоря и частоты вращения двигателя используется электронный осциллограф С1-68.

Порядок выполнения работы

3.1. Изучить работу лабораторного макета.

3.2. Снять механическую характеристику двигателя .

3.3. Снять характеристики и при пуске и торможении двигателя для трех значений выдержки срабатывания реле времени 1 и 2.

3.4. Определить время срабатывания реле времени.

Содержание отчета

4.1. Принципиальная электрическая схема макета.

4.2. Временные диаграммы пуска и торможения двигателя,

4.3. Механические характеристики двигателя.

4.4. Время срабатывания первого и второго реле времени 1 и 2.

5. Контрольные вопросы

5.1. Принцип работы лабораторного макета.

5.2. Методика снятия характеристик и .

5.3. Методика определения времени срабатывания реле времени.

5.4. Методика построения механических характеристик двигателя.

5.5. Режимы торможения ДПТ. Механические характеристики ДПТ в тормозных режимах.

5.6. Способы регулирования частоты вращения.

Лабораторная работа № 6

Цель работы

Изучение конструкции и принципов действия устройств электроавтоматики, построенных на базе магнитных усилителей, экспериментальное исследование электроприводов с магнитными усилителями (МУ) на примере привода серии ПМУ.

Приводы серии ПМУ

Приводы серии ПМУ предназначены для стационарной установки в закрытых помещениях на высоте до 1000м над уровнем моря, при температуре окружающего воздуха от +5 до +40˚С и относительной влажности воздуха до 80%, в условиях свободного теплообмена с окружающим воздухом. Приводы рассчитаны для работы от сети от сети переменного тока частотой 50 Гц стандартного напряжения 220 В или 380 В. Допустимое отклонение напряжения от номинального – до +5, - 15%.

Порядок выполнения работы.

4.1. Ознакомиться с конструкцией стенда и правилами эксплуатации приборов, необходимых для выполнения работы.

4.2. Определить диапазон регулирования привода по скорости Д_Ω для чего:

а) включить питание;

б) замкнуть тумблеры Т₁ - Т₄;

в) изменением движка потенциометра задания (Р₁) установить минимальную и максимальную скорости двигателя; контроль значения скорости осуществлять по напряжению тахогенератора, для чего использовать электронный осциллограф или вольтметр типа ВК7-9;

г) определить диапазон регулирования скорости по результатам измерений: Д_Ω = .

4.3. Определить регулировочную характеристику привода, для чего:

а) включить привод;

б) положением движка потенциометра Р1 изменять скорость вращения двигателя от минимальной до максимальной, фиксируя при этом напряжение задания в точке 4 при помощи вольтметра типа ВК7-9 и скорость вращения двигателя описанным выше образом; данные занести в табл. 6.1:

Таблица 6.1

U4
n	дв	об/мин
U'4

где U₄’ напряжение U₄ при разомкнутой силовой цепи и прежнем положении потенциометра Р1;

в) по данным табл. 6.1 построить регулировочные характеристики ;

г) определить коэффициент передачи замкнутой и разомкнутой систем, как .

4.4. Определение механической характеристики привода :

а) включить привод;

б) установить максимальную скорость;

в) прикладывая различные величины момента сопротивления к валу двигателя посредством фрикционного тормоза (величину момента оценивать по величине тока якорной цепи), определять соответствующие им значения скорости, экспериментальные данные свести в табл. 6.2:

Таблица 6.2

I	A
n	об/мин

г) построить график зависимости и определить жесткость механической характеристики, как .

4.5. Определить точность стабилизации скорости при сбросе и набросе нагрузки, для чего:

а) включить привод;

б) прикладывая момент сопротивления при помощи фрикционного тормоза устанавливать различные значения сопротивления нагрузки, контролируя их по величине тока якорной цепи (по амперметру), значения скорости контролировать до и после приложения нагрузки; экспериментальные данные занести в табл. 6.3:

Таблица 6.3

	об/мин
	об/мин
	А
	об/мин

4.6. Определить качественные показатели привода при подаче скачкообразного управляющего воздействия , для чего:

а) включить привод;

б) установить номинальное значение скорости;

в) выключить привод;

г) разомкнуть тумблер Т₁ и включить тумблер «сеть»;

д) выходное напряжение тахогенератора подать на электронный осциллограф, предварительно промасштабировав его развертку по амплитуде и времени t;

е) включить тумблер Т₁ и наблюдать переходный процесс по экрану осциллографа, зарисовать на кальку характер переходного процесса по времени;

ж) по кривой переходного процесса определить его качественные показатели: σ - перерегулирование; t₃ - быстродействие; t_пп - время переходного процесса; n - число перебегов.

4.7. Определить качественные показатели привода при набросе нагрузки, для чего:

а) включить привод;

б) подать напряжение тахогенератора на электронный осциллограф;

в) установить скорость близкую к номинальной;

г) скачком приложить момент к валу двигателя;

д) определ