Описание работы с программой «Многоканальный осциллограф»

1.1. Электропривод системы «Источник ЭДС – двигатель постоянного
 тока независимого/параллельного/последовательного возбуждения»

- Электрические схемы соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрических схем соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Выпрямитель	322	Трехфазный мост 3х400 В / 2 А
A2	Реостат	323.1	200 Ом; 0,8 А
А3	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя "ток-напряжение" 5А/0,5А/5 В; 3 измерительных преобразователя "напряжение-напряжение" 1000 В/100 В/3 В
А4	Реостат возбуждения машины постоянного тока	308.2	0…2000 Ом; 0,1…0,5 А
А5	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов
А6	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый плата сбора  информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В; 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В 3 А (якорь) - 200 В; 1 А (возбуждение)
G3	Регулируемый автотрансформатор	318.1	~ 220/0..240 В 2 А
G4	Асинхронный двигатель	106	~ 50 Вт; 230 В; 1500 мин-1
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
M1	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
Р1	Указатель частоты вращения	506.2	2000…0…2000 мин-1
Р2	Блок мультиметров	508.2	0...1000 В ; 0...20 А

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым, параллельным или последовательным возбуждением. При этом в первых двух случаях половины обмотки возбуждения двигателя М1 следует соединить последовательно, а в третьем случае - параллельно.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Двигатель переменного тока G4, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G3 через выпрямитель А1.

Реостат А2 ограничивает ток цепи якоря двигателя M1. Реостат А4 возбуждения машины переменного тока ограничивает ток цепи возбуждения двигателя М1.

С помощью мультиметров блока Р2 контролируются ток и напряжение якоря, а также ток возбуждения двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А3 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Коннектор А5 выполняет функцию связующего звена между компьютером А6 и блоком датчиков тока и напряжения А3.

Компьютер А6 используется в режиме информационно-измерительной системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений
  (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «РУЧН.».
• Регулировочные рукоятки источника G2 и регулируемого автотрансформатора G3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Переведите регулировочные рукоятки реостатов А2 и А4, например, в положения соответственно 50 и 200 Ом.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.

1.1.1. Определение координат и параметров электропривода в
статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя измеряйте с помощью указателя Р1.
• Ток возбуждения I_f [A], ток I_а [А] и напряжение U_а [В] якоря двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р2.

1.1.2. Определение статической механической характеристики двигателя

• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку регулируемого автотрансформатора G3, изменяйте ток якоря I_a (до 1 А) двигателя М1 и заносите показания соответствующего амперметра и вольтметра  блока P2, а также указателя Р1 в таблицу 1.1.1.

Таблица 1.1.1.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора и отключите выключатели «СЕТЬ» указанных блоков. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные табл. 1.1.1. вычислите значения угловой частоты вращения w двигателя М1 по выражению

                                                                  (1.1.1)

и его электромагнитного момента М по формуле

                                   (1.1.2)

и занесите полученные результаты в таблицу 1.1.2.

Таблица 1.1.2.

М,
w, с–1

• Используя табл. 1.1.2, постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя.

1.1.3. Регулирование скорости вращения двигателя изменением сопротивления реостата в цепи якоря

• Переведите регулировочные рукоятки реостатов А2 и А4, например, в положение
  0 Ом.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Меняя положение регулировочных рукояток реостата А2, изменяйте его сопротивление R и заносите значения последнего и показания указателя Р1 в таблицу 1.1.3.

Таблица 1.1.3.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора и отключите выключатели «СЕТЬ» указанных блоков. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные таблицы 1.1.3, вычислите по формуле 1.1.1. значения угловой скорости вращения w двигателя М1 и занесите полученные результаты в таблицу 1.1.4.

Таблица 1.1.4

• Используя данные табл. 1.1.4., постройте зависимость .

1.1.4. Регулирование скорости вращения двигателя изменением
 возбуждения

• Переведите регулировочные рукоятки реостатов А2 и А4, например, в крайнее против часовой стрелки положение.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1000 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Меняя положение регулировочной рукоятки реостата А4, изменяйте ток возбуждения I_f и заносите показания амперметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 1.1.5.

Таблица 1.1.5.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора и отключите выключатели «СЕТЬ» указанных блоков. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные таблицы 1.1.5., вычислите значения угловой скорости w двигателя М1 и занесите полученные результаты в таблицу 1.1.6.

Таблица 1.1.6.

• Используя данные табл. 1.1.6, постройте зависимость .

1.1.5. Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения
 якоря

· Переведите регулировочные рукоятки реостатов А2 и А4, например, в крайнее против часовой стрелки положение, а активной нагрузки А1 в крайнее по часовой стрелке положение.

• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, уменьшайте напряжение якоря U_a двигателя М1 и заносите показания вольтметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 1.1.7.

Таблица 1.1.7.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора и отключите выключатели «СЕТЬ» указанных блоков. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные таблицы 1.1.7., вычислите значения угловой скорости вращения w двигателя М1 по выражению (1.1.1.) и занесите полученные результаты в таблицу 1.1.8.

Таблица 1.1.8.

• Используя данные табл. 1.1.8, постройте в виде графика зависимость .

1.1.6. Определение координат и параметров и  электропривода в переходном
режиме

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А6. Запустите программу «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» .

· Переведите регулировочные рукоятки реостатов А2 и А4, например, в крайнее против часовой стрелки положение.

• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2, указателя частоты вращения Р1 и блока датчиков тока и напряжения А3.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку трансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Организуйте переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G3 и спустя 5 с – включите его.
• Наблюдайте изменение координат и параметров электропривода и динамическую механическую характеристику электродвигателя в реальном времени.
• Нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора и отключите выключатели «СЕТЬ» указанных блоков. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.

1.1.7. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока»

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

1.2. Электропривод системы «Тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого/параллельного/последовательного возбуждения»

- Электрические схемы соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрических схем соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Выпрямитель	322	Трехфазный мост 3х400 В / 2 А
A2	Трехфазная трансформаторная группа	347.1	3´80 В×А; 230 /240,230, 220, 133, 127 В
А3	Тиристорный преобразователь - регулятор	207.2	3´400 В ~ / 2 А 6 тиристоров
А5	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя "ток-напряжение" 5А/0,5А/5 В; 3 измерительных преобразователя "напряжение-напряжение" 1000 В/100 В/3 В
А6	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов
А7	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый плата сбора  информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Регулируемый автотрансформатор	318.1	220/0..240 В 2 А ~
G3	Асинхронный двигатель	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
G5	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
M1	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
Р1	Указатель частоты вращения	506.2	2000…0…2000 мин-1
Р2	Блок мультиметров	508.2	0...1000 В ; 0...20 А

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Тиристорный преобразователь/регулятор А3 питает регулируемым напряжением обмотки машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым, параллельным или последовательным возбуждением. При этом в первых двух случаях половины обмотки возбуждения двигателя М1 следует соединить последовательно, а в третьем случае - параллельно.

Трехфазная трансформаторная группа А2 преобразует напряжение источника G1 в пониженное напряжение, подаваемое на тиристорный преобразователь/регулятор А3.

Источник питания двигателя постоянного тока G5 используется для питания обмотки возбуждения двигателя М1 в случае включения последнего по схеме с независимым возбуждением.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Двигатель переменного тока G3, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G2 через выпрямитель А1.

С помощью мультиметров блока Р2 контролируются ток и напряжение якоря, а также ток возбуждения двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А5 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Коннектор А6 выполняет функцию связующего звена между компьютером А7 и блоком датчиков тока и напряжения А5.

Компьютер А7 используется в режиме информационно-измерительной системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений
  (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).
• Регулировочные рукоятки регулируемого автотрансформатора G2, тиристорного преобразователя А3 и источника питания G5 двигателя постоянного тока поверните против часовой стрелки до упора.
• Переключатель режима работы источника G5 установите в положение «РУЧН».
• Номинальное вторичное фазное напряжение трехфазной трансформаторной группы А2 установите равным 133 В.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатель «СЕТЬ» источника G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.

· Нажмите кнопку «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.

1.2.1. Определение координат и параметров электропривода в
статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя измеряйте с помощью указателя Р1.
• Ток возбуждения I_f [A], ток I_а [А] и напряжение U_а [В] якоря двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р2.

1.2.2. Определение статической механической характеристики двигателя

• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, изменяйте ток якоря I_a (до 1 А) двигателя М1 и заносите показания соответствующего амперметра и вольтметра блока P2, а также указателя Р1 частоты вращения в таблицу 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G2, а затем у преобразователя А3 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные табл. 1.2.1. вычислите значения угловой частоты вращения w по выражению (1.1.1) и электромагнитного момента М двигателя по формуле (1.1.2) и занесите полученные результаты в таблицу 1.2.2.

Таблица 1.2.2.

М,
w, с–1

• Используя данные табл. 1.2.2., постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя.

1.2.3.  Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения якоря

• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и  указателя частоты вращения Р1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

· Включите выключатель «СЕТЬ» источника G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.

· Нажмите кнопку «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А3, изменяйте угол управления преобразователя А3 в диапазоне 30..170 град. и заносите показания вольтметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 1.2.3.

Таблица 1.2.3.

• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G2, а затем у преобразователя А3 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные таблицы 1.2.3., вычислите значения угловой скорости вращения w двигателя по выражению (1.1.1.) и занесите полученные результаты в таблицу 1.2.4.

Таблица 1.2.4.

• Используя данные табл. 1.2.4., постройте зависимость  двигателя.

1.2.4. Определение координат и параметров и электропривода в переходном
режиме

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А7. Запустите программу «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» .
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2, указателя частоты вращения Р1 и блока датчиков тока и напряжения А5.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

• Включите выключатель «СЕТЬ» источника G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.

· Нажмите кнопку «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А.
• Организуйте переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G2 и спустя 5 с – включите его.
• Наблюдайте изменение координат и параметров электропривода в реальном времени.
• Сразу после завершения переходного процесса нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении эксперимента сначала у автотрансформатора G2, а затем у преобразователя А3 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора. Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.

1.2.5. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока»

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

1.3. Электропривод системы «Реверсивный тиристорный
 преобразователь – двигатель постоянного тока
независимого возбуждения»

- Электрические схемы соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрических схем соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Выпрямитель	322	Трехфазный мост 3х400 В / 2 А
A2	Трехфазная трансформаторная группа	347.1	3´80 В×А; 230 /240,230, 220, 133, 127 В
А3	Тиристорный преобразователь - регулятор	207.2	3´400 В ~ / 2 А 6 тиристоров
А5, А6	Линейный реактор	314.2	220/380 В; 50Гц; 0,5 А; 0,3 Г н/10 Ом
А7	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя "ток-напряжение" 5А/0,5А/5 В; 3 измерительных преобразователя "напряжение-напряжение" 1000 В/100 В/3 В
А8	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов
А9	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый плата сбора  информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Регулируемый автотрансформатор	318.1	220/0..240 В 2 А ~
G3	Асинхронный двигатель	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
G5	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
M1	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
Р1	Указатель частоты вращения	506.2	2000…0…2000 мин-1
Р2	Блок мультиметров	508.2	0...1000 В ; 0...20 А

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Тиристорный преобразователь/регулятор А3, включенный как реверсивный тиристорный преобразователь, питает регулируемым напряжением обмотки машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым возбуждением.

Линейные реакторы А5 и А6 ограничивают уравнительный ток реверсивного преобразователя А3.

Трехфазная трансформаторная группа А2 преобразует напряжение источника G1 в пониженное напряжение, подаваемое на тиристорный преобразователь/регулятор А3.

Источник питания двигателя постоянного тока G5 используется для питания обмотки возбуждения двигателя М1 в случае включения последнего по схеме с независимым возбуждением.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Двигатель переменного тока G3, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G2 через выпрямитель А1.

С помощью мультиметров блока Р2 контролируются ток и напряжение якоря, а также ток возбуждения двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А7 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Коннектор А8 выполняет функцию связующего звена между компьютером А9 и блоком датчиков тока и напряжения А7.

Компьютер А9 используется в режиме информационно-измерительной системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Номинальное вторичное фазное напряжение трехфазной трансформаторной группы А2 установите равным 133 В.
• Регулировочные рукоятки регулируемого автотрансформатора G2 и тиристорного преобразователя А3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Переключатель режима работы источника G5 установите в положение «РУЧН».
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

• Включите выключатель «СЕТЬ» источника питания двигателя постоянного тока G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.
• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, установите его угол управления 100 град_.

· Нажмите кнопку «РЕВЕРСИВНЫЙ 3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.

1.3.1. Определение координат и параметров электропривода в
статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя измеряйте с помощью указателя Р1.
• Ток возбуждения I_f [A], ток I_а [А] и напряжение U_а [В] якоря двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р2.

1.3.2. Определение статической механической характеристики двигателя

• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, изменяйте ток якоря I_a (до 1 А) двигателя М1 и заносите показания соответствующего амперметра и вольтметра блока P2 и указателя Р1 частоты вращения в таблицу 1.3.1.

Таблица 1.3.1.

• По завершении эксперимента отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные табл. 1.3.1. вычислите значения угловой частоты вращения w по выражению (1.1.1) и электромагнитного момента М двигателя по формуле (1.1.2) и занесите полученные результаты в таблицу 1.3.2.

Таблица 1.3.2.

М,
w, с–1

• Используя данные табл. 1.3.2, постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя.

1.3.3.  Регулирование скорости и направления вращения двигателя изменением напряжения якоря

• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2 и указателя частоты вращения Р1.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатель «СЕТЬ» источника питания двигателя постоянного тока G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.
• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, установите его угол управления 100 град_.

· Нажмите кнопку «РЕВЕРСИВНЫЙ 3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя А3, изменяйте угол управления преобразователя А3 в диапазоне 40..160 град. и заносите показания вольтметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 1.3.3.

Таблица 1.3.3.

• По завершении эксперимента отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.
• Используя данные таблицы 1.3.3., вычислите значения угловой частоты вращения w двигателя по выражению (1.1.1.) и занесите полученные результаты в таблицу 1.3.4.

Таблица 1.3.4.

• Используя данные табл. 1.3.4., постройте зависимость  двигателя.

1.3.4. Определение координат и параметров и электропривода в переходном
режиме

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А9. Запустите программу «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» .
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2, указателя частоты вращения Р1 и блока датчиков тока и напряжения А7.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

• Включите выключатель «СЕТЬ» источника питания двигателя постоянного тока G5 и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.
• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, установите его угол управления 100 град_.

· Нажмите кнопку «РЕВЕРСИВНЫЙ 3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Вращая регулировочную рукоятку тиристорного преобразователя А3, разгоните двигатель М1 до частоты вращения, например, 1500 мин^–1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G2.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G2, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А.
• Организуйте переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G2 и спустя 5 с – включите его.
• Наблюдайте изменение координат и параметров электропривода в реальном времени.
• Сразу после завершения переходного процесса нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении эксперимента отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Отключите выключатели «СЕТЬ» всех используемых в эксперименте блоков.

1.3.5. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока»

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

1.4. Электропривод системы «Тиристорный регулятор напряжения -
асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А2	Трехфазная трансформаторная группа	347.1	3 х 80 В×А; 230 / 242, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А3	Трехполюсный выключатель	301.1	400 В ~; 10 А
А4	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя «ток-напряжение» 5А/0,5А/5 В; 3 измерительных преобразователя «напряжение-напряжение» 1000 В/100 В/3 В
А5	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/выходов
А6	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый, плата сбора информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возб.)
G3	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
G5	Тиристорный преобразователь / регулятор	207.2	3´400 В ~ / 2 А 6 тиристоров
М1	Двигатель переменного тока	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
P1	Указатель частоты вращения	506.3	2000…0…2000 мин-1
P2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В, 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А
P3	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 МОм

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины постоянного тока G3 с параллельным возбуждением, работающей в режиме тормоза.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Тиристорный преобразователь/регулятор G5 служит для получения регулируемого трехфазного напряжения для питания двигателя М1.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М1 получает питание от тиристорного преобразователя/регулятора G5 через трехполюсный выключатель А3.

Измеритель мощностей Р2 используется для измерения активной мощности в фазе «А» исследуемого двигателя М1.

С помощью мультиметра блока Р1 контролируется ток фазы «А» двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А4 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе фазы «А», напряжении фазы «А» и напряжении фазы «В» исследуемого двигателя М1.

Коннектор А5 выполняет функцию связующего звена между компьютером А6 и блоком измерительных трансформаторов А4.

Компьютер А6 используется в режиме информационно-измерительной системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатели режима работы источника G2 и выключателя А3 установите в положение «РУЧН».
• Регулировочные рукоятки источника G2 и преобразователя/регулятора G5 поверните против часовой стрелки до упора.
• Установите переключателями в блоке А2 номинальное вторичное фазное напряжение трансформаторов 133 В.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, используемых в эксперименте.
• Нажмите кнопку «РЕГУЛЯТОР 3Ф НАПРЯЖЕНИЯ» на лицевой панели преобразователя G5 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя G5, установите его угол управления, например, 20 град.
• Включите выключатель А3 нажатием на кнопку «ВКЛ.» на его передней панели.

1.4.1. Определение координат и параметров электропривода в статическом
режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя М1 измеряйте с помощью указателя Р1.
• Активную P [Вт] и реактивную Q [Вар] мощности, потребляемые двигателем М1, определяйте с помощью измерителя Р2.
• Ток I [А] и напряжение U [В] статора двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р3.

1.4.2. Определение статической механической характеристики двигателя

• Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте момент на валу исследуемого двигателя М1 и заносите значения тока I его статорной обмотки, активной мощности P и частоты вращения n в таблицу 1.4.1.

Таблица 1.4.1

• По завершении эксперимента поверните регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до упора и нажмите кнопку «ОТКЛ.». Отключите выключатель А3 нажатием на кнопку «ОТКЛ.» и источник G1 нажатием на кнопку - гриб. Отключите выключатели «СЕТЬ» задействованных в эксперименте блоков.
• Используя данные табл. 1.4.1, вычислите значения угловой скорости w по выражению (1.1.1) и электромагнитного момента М двигателя по выражению

                                              (1.4.1)

где

P – активная мощность, потребляемая фазой двигателя М1, Вт;

r  – активное сопротивление фазы статорной обмотки двигателя М1, Ом (r = 80 Ом);

I – фазный ток двигателя М1;

 - угловая частота вращения магнитного поля двигателя М1 ( ).

• Полученные результаты занесите в таблицу 1.4.2.

Таблица 1.4.2.

М,
w, с–1

• Используя данные таблицы 1.4.2, постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя.

1.4.3. Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения статора

• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, используемых в эксперименте.
• Нажмите кнопку «РЕГУЛЯТОР 3Ф НАПРЯЖЕНИЯ» на лицевой панели преобразователя G5 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя G5, установите его угол управления 0 град.
• Включите выключатель А3 нажатием на кнопку «ВКЛ.» на его передней панели.
• Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращением регулировочной рукоятки источника G2 установите ток на его выходе «ЯКОРЬ» равным, например, 0,5 А.
• Вращая регулировочную рукоятку, изменяйте угол управления преобразователя G5 в диапазоне 0..170 град. и заносите показания вольтметра блока Р3 и указателя Р1 в таблицу 1.4.3.

Таблица 1.4.3

• По завершении эксперимента поверните регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до упора и нажмите кнопку «ОТКЛ.». Отключите выключатель А3 нажатием на кнопку «ОТКЛ.» и источник G1 нажатием на кнопку - гриб. Отключите выключатели «СЕТЬ» задействованных в эксперименте блоков.
• Используя данные табл. 1.4.3, вычислите значения скорости w двигателя по выражению (1.1.1) и занесите полученные результаты в табл. 1.4.4.

Таблица 1.4.4

• Используя данные табл. 1.4.4., постройте в виде графика зависимость .

1.4.4. Определение координат и параметров электропривода в переходном
 режиме

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А7. Запустите программу «Регистратор режимных параметров машины переменного тока».
• Включите выключатели «СЕТЬ» у всех используемых в эксперименте блоков.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Нажмите кнопку «РЕГУЛЯТОР 3Ф НАПРЯЖЕНИЯ» на лицевой панели преобразователя G5 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя G5, установите его угол управления 0 град.
• Осуществите пуск двигателя М1 включением выключателя А3.
• Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращением регулировочной рукоятки источника G2 установите его выходной ток равным 0,5 А.
• Начните сбор данных, нажав на виртуальную кнопку «Запустить» .
• Организуйте интересующий переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего нажмите кнопку «ОТКЛ.» и спустя 5 с – кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Наблюдайте изменение координат и параметров электропривода в реальном времени.
• Сразу после завершения переходного процесса нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении эксперимента отключите выключатель А3 нажатием на кнопку «ОТКЛ.» и источник G1 нажатием на кнопку - гриб. Отключите выключатели «СЕТЬ» задействованных в эксперименте блоков.

1.4.5. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных
 параметров машины переменного тока»

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

1.5. Электропривод системы «Преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины постоянного тока G3 с параллельным возбуждением, работающей в режиме тормоза.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Преобразователь частоты G5 служит для получения регулируемого трехфазного напряжения для питания двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А1 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении фазы «А» двигателя М1.

Терминал А4 служит для разветвления на отдельные проводники кабеля, подключенного к преобразователю частоты G5.

Коннектор А3 выполняет функцию связующего звена между компьютером А4 и блоком измерительных трансформаторов А1.

Компьютер А4 используется в режиме информационно-измерительной системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «РУЧН.».
• Регулировочные рукоятки источника G2 и преобразователя частоты G5 поверните против часовой стрелки до упора.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока А1 датчиков тока и напряжения и указателя Р1 частоты вращения.
• Включите выключатель «СЕТЬ» преобразователя частоты G5. Кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» выберите режим работы «Эксперимент №1: Исследование режимов работы асинхронного двигателя».
• Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выберите «МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ», далее кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» и «ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА» выберите, следующие значения параметров: U номинальное – 220 В, тип характеристики – линейная, выход 1 – скорость, выход 2 – скорость, управление – ручное.
• Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выберите «МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ».
• Вращая регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения магнитного поля двигателя М1, например, 157 рад/с. Нажмите кнопку «ВПЕРЕД» и убедитесь, что электродвигатель М1 пришел во вращение и на дисплее преобразователя G5 по завершении разгона двигателя М1 отображается скорость вращения его магнитного поля: +157 рад/с.
• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А4. Запустите программу «Регистратор режимных параметров частотного привода».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» . На экране компьютера появится панель виртуальных приборов.

1.5.1. Измерение координат электропривода в статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя М1 измеряйте с помощью указателя Р1. Угловую скорость вращения w [рад/с] двигателя M1 измеряйте с помощью виртуального прибора  на экране компьютера.
• Электромагнитный момент М [Н∙м] двигателя М1 измеряйте виртуальным прибором на экране компьютера.
• Ток двигателя I [А] измеряйте виртуальным амперметром на экране компьютера.

1.5.2. Определение статической механической характеристики двигателя

• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте ток на его выходе «ЯКОРЬ» в диапазоне 0…1,5 А.
• Измеряйте значения угловой скорости w и электромагнитного момента М двигателя М1 и заносите их в таблицу 1.5.1.

Таблица 1.5.1

1.5.3. Регулирование скорости вращения двигателя согласованным изменением частоты и величины напряжения статора

• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите ток на его выходе «ЯКОРЬ» равным, например, 0,5 А (но не более 1 А).
• Вращая регулировочную рукоятку преобразователя частоты G5, изменяйте скорость  вращения магнитного поля двигателя М1 в диапазоне 10..200 рад/с и заносите ее значения (считываются с дисплея преобразователя частоты G5), а также значения скорости  вращения двигателя М1 в таблицу 1.5.2.

Таблица 1.5.2

, рад/с
, рад/с

1.5.4. Определение координат и параметров электропривода в переходном
 режиме

• Восстановите скорость  вращения магнитного поля двигателя М1 157 рад/с.
• Установите значение тока регулируемого выхода «ЯКОРЬ» источника G2 равное, например, 0,7 А.
• Спустя время записи процесса  (по умолчанию – 20 с) организуйте интересующий переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего нажмите кнопку «ОТКЛ.» и спустя 5 с – кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Спустя время, рассчитываемое по формуле

,

где  - предполагаемое время переходного процесса,  остановите сбор данных нажатием виртуальной кнопки «Остановить» . Например, для времен = 20 с и = 5 с, время t составит 7,5 с.

• Анализируйте отображенные на экране компьютера зависимости от времени частоты вращения, тока и электромагнитного момента двигателя, а также его механическую характеристику.
• Отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб.
• По завершении эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» задействованных в нем блоков.
• По данным табл. 1.5.1. постройте механическую характеристику  двигателя.
• По данным табл. 1.5.2. постройте характеристику w=f( ) двигателя.

1.5.5. Рекомендации по использованию программы «Регистратор режимных
параметров частотного привода»

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».
• Время записи переходного процесса по умолчанию – 20 с.  Увеличивайте его, варьируя соответствующий параметр на закладке «Запись процессов» в окне «Параметры». Окно «Параметры» отображайте нажатием на виртуальную кнопку .

2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ РАЗОМКНУТЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
С УПРАВЛЕНИЕМ ОТ КОМПЬЮТЕРА

Электроприводы – разомкнутые.

Управление - от компьютера.

Регистрация режимных параметров - с помощью щитовых и виртуальных измерительных приборов.

2.1. Электропривод системы «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока независимого/параллельного/последовательного возбуждения»

- Электрические схемы соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению экспериментов

Перечень аппаратуры

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым, параллельным или последовательным возбуждением. При этом в первых двух случаях половины обмотки возбуждения двигателя М1 следует соединить последовательно, а в третьем случае - параллельно.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Двигатель переменного тока G4, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G3 через выпрямитель А1.

Реостат А4 ограничивает ток цепи якоря двигателя M1. Реостат А6 возбуждения машины переменного тока ограничивает ток цепи возбуждения двигателя М1.

Выключатель А2 коммутирует цепь якоря двигателя постоянного тока М1.

Выключатель А3 шунтирует пусковой реостат A4, обеспечивая двухступенчатый пуск двигателя М1.

Выключатель А5 служит для обеспечения динамического торможения двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А7 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Терминал А8 служит для служит для разветвления на отдельные проводники кабелей, подключенных к выключателям А2, А3, А5.

Блок А9 служит для усиления цифровых сигналов.

Коннектор А10 выполняет функцию связующего звена между компьютером А11, блоком датчиков тока и напряжения А7, указателем частоты вращения P1 и блоком ввода-вывода цифровых сигналов А9.

Компьютер А11 используется в режиме информационно-измерительной и управляющей системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «РУЧН.», а выключателей А2, А3, А5 - в положение «АВТ.».
• Регулировочную рукоятку реостата А6 возбуждения машины постоянного тока установите в положение, например, 200 Ом.
• Сопротивление реостата А4 выберите равным, например, 100 Ом.
• Регулировочную рукоятку регулируемого автотрансформатора G3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А11 и запустите программу «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока».
• В раскрывающихся списках и полях ввода программы выберите режимы пуска и торможения двигателя М1 и соответствующие им уставки виртуальных реле, например оставьте имеющиеся по умолчанию параметры.
• В раскрывающемся списке выберите вид возбуждения двигателя М1, соответствующий собранной схеме.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите источник G2 питания двигателя постоянного тока и, вращая регулировочную рукоятку, установите напряжение на его выходе «ЯКОРЬ» равное, например, 200 В.
• Включите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G3.
• Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора G3 по часовой стрелке, например, на 0,5 оборота.
• Включите выключатели «СЕТЬ» у всех используемых в экспериментах устройств.
• Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Запустите пульт управления электроприводом нажатием на виртуальную кнопку «Запустить» .
• Произведите пуск двигателя М1 нажатием на виртуальную кнопку «Пуск».
• Произведите останов двигателя М1 нажатием на виртуальную кнопку «Стоп».
• На экране монитора наблюдайте изменение координат и параметров электропривода и механическую характеристику электродвигателя в реальном времени.
• Нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении экспериментов отключите все задействованные в них блоки.

Рекомендации по использованию программы «Источник ЭДС – двигатель
постоянного тока»

• Состояние выключателей А2, А3 и А5 электропривода в различные моменты времени наблюдайте на его схеме, изображенной на виртуальном пульте управления. Зеленый цвет выключателей означает их отключенное состояние, а красный - включенное.
• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

2.2. Электропривод системы «Источник напряжения промышленной частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению экспериментов

Перечень аппаратуры

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины постоянного тока G3 с параллельным возбуждением, работающей в режиме генератора, нагруженного на блок А7.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Трехфазная трансформаторная группа А1 служит для понижения напряжения, питающего двигатель М1.

Трехполюсные выключатели А2, А3, А6, работающие в автоматическом режиме, служат для коммутации цепей с целью обеспечения вращения силового агрегата вправо или влево, а также его динамического торможения.

Выпрямитель А5 служит для питания статорной обмотки двигателя M1 постоянным током в режиме динамического торможения.

Реостат А4 используется для ограничения тока обмоток статора двигателя М1 в режиме динамического торможения.

Датчики тока и напряжения блока А8 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении фазы «А», а также о напряжении фазы «В» двигателя М1.

Терминал А9 служит для разветвления на отдельные проводники кабелей, подключенных к выключателям А2, А3 и А6.

Блок А10 служит для усиления цифровых сигналов.

Коннектор А11 выполняет функцию связующего звена между компьютером А12, блоком измерительных трансформаторов А8 и блоком А10 ввода-вывода цифровых сигналов.

Компьютер А12 используется в режиме информационно-измерительной и управляющей системы.

Указания по проведению экспериментов

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «РУЧН.», а выключателей А2, А3, А6 - в положение «АВТ.».
• Регулировочные рукоятки нагрузки А7 установите в крайнее по часовой стрелке положение.
• Регулировочные рукоятки реостата А4 установите, например, в крайнее по часовой стрелке положение (сопротивление реостата А4 определяет интенсивность динамического торможения двигателя М1).
• Установите номинальное вторичное фазное напряжение трехфазной трансформаторной группы А1 равное 133 В.
• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А12 и запустите программу «Источник напряжения промышленной частоты – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором».
• Включите выключатель «СЕТЬ» у всех используемых в экспериментах устройств.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите на его выходе «ЯКОРЬ» напряжение, например, равное 100 В.
• На виртуальном пульте управления электроприводом выберите из меню желаемый режим торможения двигателя, и соответствующую ему уставку реле. Например, оставьте значения, установленные по умолчанию.
• Запустите виртуальный пульт, нажав на кнопку «Запустить» .
• Произведите пуск двигателя М1 вперед, нажав виртуальную кнопку «ВПЕРЕД».
• Произведите реверсирование вращения двигателя М1, нажав виртуальную кнопку «НАЗАД».
• Произведите останов электродвигателя, нажав виртуальную кнопку «СТОП».
• На экране монитора наблюдайте изменение координат и параметров электропривода и механическую характеристику электродвигателя М1 в реальном времени.
• Нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные зависимости координат и параметров электропривода от времени.
• По завершении экспериментов отключите все задействованные в них блоки.

Рекомендации по использованию программы «Источник напряжения промышленной частоты – асинхронный  двигатель с короткозамкнутым ротором»

• Состояние выключателей А2, А3 и А6 электропривода в различные моменты времени наблюдайте на его схеме, изображенной на виртуальном пульте управления. Зеленый цвет выключателей означает их отключенное состояние, а красный - включенное.
• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».

3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЗАМКНУТЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
С УПРАВЛЕНИЕМ ОТ КОМПЬЮТЕРА

Электроприводы – замкнутые.

Управление – от компьютера.

Регистрация режимных параметров – с помощью щитовых и виртуальных измерительных приборов.

3.1. Электропривод системы «Источник ЭДС - двигатель постоянного тока независимого/параллельного/последовательного возбуждения»

 

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению экспериментов

 

 

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Выпрямитель	322	Трехфазный мост 3х400 В / 2 А
А2	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя "ток - напряжение" 5 А/1 А/5 В; 3 измерительных преобразователя "напряжение - напряжение" 1000 В/100 В/5 В
А3	Терминал	304	6 розеток с 8 контактами; 6´8 гнезд
А4	Блок ввода/вывода цифровых сигналов	331	8 входов типа «сухой контакт»; 8 релейных выходов
А5	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/выходов
А6	Персональный компьютер	550	Windows, плата сбора информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
G3	Регулируемый автотрансформатор	318.1	220/0..240 В 2 А ~
G4	Двигатель переменного тока	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
M1	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
Р1	Указатель частоты вращения	506.3	2000…0…2000 мин-1
Р2	Блок мультиметров	508.2	0...1000 В ; 0...20 А

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым, параллельным или последовательным возбуждением. При этом в первых двух случаях половины обмотки возбуждения двигателя М1 следует соединить последовательно, а в третьем случае - параллельно.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Двигатель переменного тока G4, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G3 через выпрямитель А1.

Датчики тока и напряжения блока А2 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Терминал А3 служит для разветвления на отдельные проводники кабеля, подключенного к источнику G2.

Блок А4 служит для усиления цифровых сигналов.

Коннектор А5 выполняет функцию связующего звена между компьютером А6, блоком датчиков тока и напряжения А2, указателем частоты вращения P1 и блоком ввода-вывода цифровых сигналов А4.

Компьютер А6 используется в режиме информационно-измерительной и управляющей системы.

 

Указания по проведению экспериментов

 

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «АВТ.».
• Рукоятку регулируемого автотрансформатора G3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А6.
• Запустите одну из программ «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока - Опыт 3.1.1» или «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока - Опыт 3.1.2».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Параметры»  и задайте параметры управления электроприводом. Например, используйте уставки по умолчанию, нажав виртуальную кнопку «Использовать уставки по умолчанию».
• Запустите сбор данных, нажав кнопку «Запустить» .
• Включите источник G1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» у всех используемых в экспериментах устройств.
• Нажмите на виртуальную кнопку «ПУСК».
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя М1, например 150 рад/с. Электродвигатель М1 должен разогнаться.

 

3.1.1. Определение координат и параметров электропривода в
статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя измеряйте с помощью указателя Р1.
• Ток I_а [А] и напряжение U_а [В] якоря двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р2.

 

3.1.2. Определение статической механической характеристики двигателя

 

• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, изменяйте ток якоря I_a (до 1 А) двигателя М1 и заносите показания соответствующего амперметра и вольтметра блока P2, а также указателя Р1 в таблицу 3.1.1.

Таблица 3.1.1.

Iа, A
Uа, В
n, мин–1

 

• Наблюдайте механическую характеристику двигателя М1 на экране монитора компьютера.
• Используя данные табл. 3.1.1. после завершения эксперимента вычислите значения угловой частоты вращения w двигателя М1 по выражению (1.1.1) и его электромагнитного момента М по формуле (1.1.2) и занесите полученные результаты в таблицу 3.1.2.

Таблица 3.1.2.

М,
w, с–1

 

• Используя данные табл. 3.1.2, после завершения эксперимента постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя М1.

 

3.1.3. Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения
 якоря

 

• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, уменьшайте задание скорости вращения двигателя М1 и заносите показания вольтметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 3.1.3.

Таблица 3.1.3.

Ua, В
n, мин–1

 

• Используя данные таблицы 3.1.3., после завершения эксперимента вычислите значения угловой скорости вращения w двигателя М1 по выражению (1.1.1.) и занесите полученные результаты в таблицу 3.1.4.

Таблица 3.1.4.

Ua, В
w, с–1

 

• Используя данные табл. 3.1.4, после завершения эксперимента постройте в виде графика зависимость .

 

3.1.4. Определение координат и параметров и электропривода в переходном
режиме

 

• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя М1, например 150 рад/с.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А.
• Организуйте переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G3 и спустя 5 с – включите его.
• Наблюдайте на экране компьютера изменение координат и параметров электропривода в реальном времени.
• Сразу после завершения переходного процесса нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные временные зависимости координат и параметров электропривода.
• По завершении экспериментов отключите задействованные в нем блоки.

 

3.1.5. Рекомендации по использованию программ «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока - Опыт 3.1.1» и «Источник ЭДС – двигатель постоянного тока - Опыт 3.1.2»

 

• Для активации режима ограничения тока якоря двигателя М1 в программе «…- Опыт 3.1.1.» устанавливайте соответствующую галочку.
• Задавайте значение ограничения тока якоря двигателя М1 вращением соответствующей рукоятки.
• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».
• Изменяйте коэффициенты усиления ПИД-регуляторов, а также интенсивность изменения уставки скорости вращения, варьируя соответствующие параметры на закладке «Управление» в окне «Параметры».
• Окно «Параметры» отображайте нажатием на виртуальную кнопку .

 

3.2. Электропривод системы «Реверсивный тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока независимого возбуждения»

 

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению экспериментов

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Выпрямитель	322	3´400В / 2 А
А2	Трехфазная трансформаторная группа	347.1	3 х 80 В×А; 230 / 240, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А3	Тиристорный преобразователь / регулятор	207.2	3 ´ 400 В ~; 4 А
А4, А5	Линейный реактор	314.2	3´0,3 Гн / 0,5 А
А6	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя «ток – напряжение» 5 А/1 А/5 В; 3 измерительных преобразователя "напряжение - напряжение" 1000 В/100 В/5 В
А7	Терминал	304	6 розеток с 8 контактами; 6´8 гнезд
А8	Блок ввода/вывода цифровых сигналов	331	8 входов типа «сухой контакт»; 8 релейных выходов
А9	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 16 цифр. входов; 8 цифр. выходов
А10	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый Windows 9.*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
G3	Регулируемый автотрансформатор	318.1	220/0..240 В 2 А ~
G4	Двигатель переменного тока	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
M1	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
Р1	Указатель частоты вращения	506.3	2000…0…2000 мин-1
Р2	Блок мультиметров	508.2	0...1000 В ; 0...20 А

 

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 служит для питания выпрямленным напряжением обмотки возбуждения двигателя M1

Двигатель переменного тока G4, работающий в режиме тормоза и обеспечивающий нагрузку на валу исследуемого двигателя, питается постоянным током от регулируемого автотрансформатора G3 через выпрямитель А1.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Трехфазная трансформаторная группа А2 служит для понижения напряжения, поступающего на тиристорный преобразователь А3.

Тиристорный преобразователь/регулятор А3 используется для питания регулируемым напряжением обмотки якоря машины (двигателя) постоянного тока М1, работающей с независимым возбуждением.

Блоки дросселей А4 и А5 служат для ограничения уравнительного тока в плечах реверсивного преобразователя.

Датчики тока и напряжения блока А6 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении якоря и токе возбуждения исследуемого двигателя М1.

Терминал А7 служит для служит для разветвления на отдельные проводники кабеля, подключенного к источнику G2.

Блок А8 служит для усиления цифровых сигналов.

Коннектор А9 выполняет функцию связующего звена между компьютером А10, блоком датчиков тока и напряжения А6, указателем частоты вращения P1 и блоком ввода-вывода цифровых сигналов А8.

Компьютер А10 используется в режиме информационно-измерительной и управляющей системы.

 

 

Указания по проведению экспериментов

 

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Номинальное вторичное фазное напряжение трехфазной трансформаторной группы А2 установите равным 220 В.
• Регулировочные рукоятки автотрансформатора G3 и тиристорного преобразователя А3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Переключатель режимов работы источника G2 установите в положение «РУЧН».
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р2, указателя частоты вращения Р1, блока датчиков тока и напряжения А6 и блока ввода/вывода цифровых сигналов А8.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатель «СЕТЬ» источника питания G2 двигателя постоянного тока и нажмите кнопку «ВКЛ» на его лицевой панели.
• Включите выключатель «СЕТЬ» тиристорного преобразователя/регулятора А3.
• Задайте автоматический режим управления преобразователем А3, для чего нажмите кнопку «УПРАВЛЕНИЕ» на его лицевой панели.

· Нажмите кнопку «РЕВЕРСИВНЫЙ 3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» на лицевой панели преобразователя А3 и удерживайте ее до тех пор, пока не загорится расположенный рядом с ней светодиод.

• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А6.
• Запустите программу «Реверсивный преобразователь – двигатель постоянного тока».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Параметры»  и задайте параметры управления электроприводом. Например, используйте уставки по умолчанию, нажав виртуальную кнопку «Использовать уставки по умолчанию».
• Запустите сбор данных, нажав кнопку «Запустить» .
• Нажмите виртуальную кнопку «ПУСК».

· Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя М1, например 157 рад/с. Электродвигатель М1 должен разогнаться.

 

3.2.1. Определение координат и параметров электропривода в
статическом режиме

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя измеряйте с помощью указателя Р1.
• Ток I_а [А] и напряжение U_а [В] якоря двигателя М1 измеряйте мультиметрами блока Р2.

 

3.2.2. Определение статической механической характеристики двигателя

 

• Включите выключатель «СЕТЬ» регулируемого автотрансформатора G3.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, изменяйте ток якоря I_a (до 1 А) двигателя М1 и заносите показания соответствующего амперметра и вольтметра блока P2, а также указателя Р1 в таблицу 3.2.1.

Таблица 3.2.1.

Iа, A
Uа, В
n, мин–1

 

• Наблюдайте механическую характеристику двигателя М1 на экране монитора компьютера.
• Используя данные табл. 3.2.1. после завершения эксперимента вычислите значения угловой частоты вращения w двигателя М1 по выражению (1.1.1) и его электромагнитного момента М по формуле (1.1.2) и занесите полученные результаты в таблицу 3.2.2.

Таблица 3.2.2.

М,
w, с–1

 

• Используя данные табл. 3.2.2, после завершения эксперимента постройте в виде графика механическую характеристику  двигателя М1.

 

3.2.3. Регулирование скорости и направления вращения двигателя изменением напряжения якоря

 

• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А и поддерживайте его в ходе эксперимента.
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, изменяйте задание скорости вращения двигателя М1, в том числе с противоположным знаком, и заносите показания вольтметра блока Р2 и указателя Р1 в таблицу 3.2.3.

Таблица 3.2.3.

Ua, В
n, мин–1

 

• Используя данные таблицы 3.2.3., после завершения эксперимента вычислите значения угловой скорости вращения w двигателя М1 по выражению (1.1.1.) и занесите полученные результаты в таблицу 3.2.4.

Таблица 3.2.4.

Ua, В
w, с–1

 

• Используя данные табл. 3.2.4, после завершения эксперимента постройте в виде графика зависимость .

 

3.2.4. Определение координат и параметров и электропривода в переходном
режиме

 

• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя М1, например 157 рад/с.
• Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора G3, установите ток якоря двигателя М1 равным, например, 0,5 А.
• Организуйте переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего отключите выключатель «СЕТЬ» автотрансформатора G3 и спустя 5 с – включите его.
• Наблюдайте на экране компьютера изменение координат и параметров электропривода в реальном времени.
• Сразу после завершения переходного процесса нажмите виртуальную кнопку «Остановить»  и анализируйте запомненные временные зависимости координат и параметров электропривода.
• По завершении экспериментов отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб и выключатели «СЕТЬ» задействованных блоков.

 

3.2.5. Рекомендации по использованию программ «Реверсивный тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока»

 

• Задавайте значение ограничения тока якоря двигателя М1 вращением соответствующей рукоятки.
• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».
• Изменяйте коэффициенты усиления ПИД-регулятора, а также интенсивность изменения уставки скорости вращения, варьируя соответствующие параметры на закладке «Управление» в окне «Параметры».
• Окно «Параметры» отображайте нажатием на виртуальную кнопку .

 

 

3.3. Электропривод системы «Преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

 

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению экспериментов

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя «ток – напряжение» 5 А/1 А/5 В; 3 измерительных преобразователя «напряжение – напряжение» 1000 В/100 В/5 В
А2	Терминал	304	6 розеток с 8 контактами; 6´8 гнезд
А3	Коннектор	330	8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/выходов
А4	Персональный компьютер	550	IBM-совместимый плата сбора информации PCI 6024E
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	0…250 В - 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
G3	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В (возбуждение)
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	6 выходных сигналов
G5	Преобразователь частоты	217	0...100 Гц 3´0…220 В; 3 А
М1	Двигатель переменного тока	106	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
Р1	Указатель частоты вращения	506.3	2000…0…2000 мин-1

 

 

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмоток машины постоянного тока G3 с параллельным возбуждением, работающей в режиме тормоза.

Преобразователь угловых перемещений G4 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р1 электромашинного агрегата.

Преобразователь частоты G5 служит для получения регулируемого трехфазного напряжения для питания двигателя М1.

Датчики тока и напряжения блока А1 гальванически изолируют от силовой электрической цепи и нормирует сигналы о токе и напряжении фазы «А» двигателя М1.

Терминал А4 служит для разветвления на отдельные проводники кабеля, подключенного к преобразователю частоты G5.

Коннектор А3 выполняет функцию связующего звена между компьютером А4 и блоком измерительных трансформаторов А1.

Блок А4 выполняет функцию усилителя цифровых сигналов.

Компьютер А5 используется в режиме информационно-измерительной системы и в качестве устройства управления преобразователем частоты G5.

 

Указания по проведению экспериментов

 

• Убедитесь, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания.
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатель режима работы источника G2 установите в положение «РУЧН.».
• Регулировочные рукоятки источника G2 и преобразователя частоты G5 поверните против часовой стрелки до упора.
• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
• Включите выключатели «СЕТЬ» блока А1 датчиков тока и напряжения и указателя Р1 частоты вращения.
• Включите выключатель «СЕТЬ» преобразователя частоты G5. Кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» выберите режим работы «Эксперимент №1: Исследование режимов работы асинхронного двигателя».
• Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выберите «МАССИВ ИЗМЕНЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ», далее кнопками «ВЫБОР СТРОКИ / СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» и «ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА» выберите следующие значения параметров: U номинальное – 220 В, тип характеристики – линейная, выход 1 – скорость, выход 2 – скорость, управление – автоматическое.
• Кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выберите «МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ».
• Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5. Запустите программу «Автоматическое управление частотным приводом».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Параметры»  и задайте параметры управления электроприводом и записи процессов. Например, используйте уставки по умолчанию, нажав виртуальную кнопку «Использовать уставки по умолчанию».
• Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» . На экране появится панель виртуальных приборов.
• Нажмите на виртуальную кнопку «ВПЕРЕД». Расположенная рядом с кнопкой виртуальная лампочка, а также соответствующий светодиод преобразователя частоты G5 должны загореться.
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя, например 150 рад/с. Электродвигатель М1 должен разогнаться.

 

3.3.1. Измерение координат электропривода в статическом режиме

 

• Частоту вращения n [мин^–1] двигателя М1 измеряйте с помощью указателя Р1. Угловую скорость вращения w [рад/с] двигателя M1 измеряйте с помощью виртуального прибора  на экране компьютера.
• Электромагнитный момент М [Н∙м] двигателя М1 измеряйте виртуальным прибором на экране компьютера.
• Ток двигателя I [А] измеряйте виртуальным амперметром на экране компьютера.

 

3.3.2. Определение статической механической характеристики двигателя

 

• Нажмите виртуальную кнопку «Остановить» .
• Задайте следующие параметры ПИД-регулятора: P=0,03, I=0, D=0 (П-регулятор).
• Нажмите виртуальную кнопку «Запустить» .
• Нажмите на виртуальную кнопку «ВПЕРЕД». Расположенная рядом с кнопкой виртуальная лампочка, а также соответствующий светодиод преобразователя частоты G5 должны загореться.
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, установите задание скорости вращения двигателя, например 150 рад/с. Электродвигатель М1 должен разогнаться.
• Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте ток на его выходе «ЯКОРЬ» в диапазоне 0…1 А.
• Измеряйте значения угловой скорости w и электромагнитного момента М двигателя М1 и заносите их в табл. 3.3.1.

Таблица 3.3.1

w, рад/с
M, Нм

 

 

3.3.3. Регулирование скорости вращения двигателя согласованным изменением частоты и величины напряжения статора

 

• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите ток на его выходе «ЯКОРЬ» равным 0,5 А.
• Вращая виртуальную регулировочную рукоятку, изменяйте задание скорости  вращения двигателя М1 в диапазоне 0..170 рад/с и заносите значения скорости  вращения двигателя М1 в таблицу 3.3.2.

 

Таблица 3.3.2

, рад/с
, рад/с

 

 

3.3.4. Определение координат и параметров электропривода в переходном
режиме

 

• Установите задание скорости вращения двигателя М1 150 рад/с.
• Установите значение тока регулируемого выхода «ЯКОРЬ» источника G2 равное, например, 0,7 А.
• Спустя время записи процесса  (по умолчанию – 20 с) организуйте интересующий переходный процесс, например, сброс-наброс нагрузки двигателя М1. Для чего нажмите кнопку «ОТКЛ.» и спустя 5 с – кнопку «ВКЛ.» источника G2.
• Спустя время, рассчитываемое по формуле

,

где  - предполагаемое время переходного процесса, остановите сбор данных, нажав виртуальную кнопку «Остановить» . Например, для времен = 20 с и = 5 с, время t составит 7,5 с.

• Анализируйте отображенные на экране компьютера зависимости от времени частоты вращения, тока и электромагнитного момента двигателя, а также его механическую характеристику.
• По завершении экспериментов отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб и выключатели «СЕТЬ» задействованных блоков.
• По данным табл. 3.3.1. постройте механическую характеристику  двигателя.
• По данным табл. 3.3.2. постройте характеристику w=f( ) двигателя.

 

3.3.5. Рекомендации по использованию программы «Автоматическое управление частотным приводом»

 

• Для определения координат точек на графиках используйте отображаемые на экране текущие координаты указателя мыши.
• Масштабирование производите путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляйте обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
• Графики относительно осей координат двигайте путем нажатия и удержания на соответствующем объекте правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.
• Очищайте область построения механической характеристики нажатием на соответствующую виртуальную кнопку  или клавишу «Пробел».
• Время записи переходного процесса по умолчанию – 20 с.  Увеличивайте его, варьируя соответствующий параметр на закладке «Запись процессов» в окне «Параметры».
• Изменяйте коэффициенты усиления ПИД-регулятора, а также интенсивность изменения уставки скорости вращения, варьируя соответствующие параметры на закладке «Управление» в окне «Параметры»
• Окно «Параметры» отображайте нажатием на виртуальную кнопку .

 

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 461; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!