Электр жетектері – ажыратылған.
Басқарылуы — компьютерден.
Режімдік көрсеткіштерінің тіркелуі – қалқандық және виртуалдық өлшеу аспаптар көмегімен.
№2 зертханалық жұмыс.
Электрлік жетек жүйесіндегі «ЭҚК көзі – тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы»
1. Жұмыстың мақсаты
1.1. Уақыт, жылдамдық (ЭҚК), ток функциясында тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышын автоматты басқарып жүргізу және тежеу сұлбасының жұмысын оқу.
1.2. Сипаттамаларды іс жүзінде түсіру әдістемесін меңгеру.
1.3. Есте сақталған электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің уақыттан тәуелділігіне сараптама беру және оқу.
2. Қысқаша теориялық мәлімет
Электр қозғалтқыштарының механикалық сипаттамалары деп- олардың айналу жылдамдығының моментінен тәуелділігін атайды, яғни = f (M) немесе n = f (M).
Электр қозғалтқыштарының электрмеханикалық сипаттамалары деп- олардың айналу жылдамдығының тоғынан тәуелділігін атайды, яғни = f (M) немесе n = f (M).
Айтылған сипаттамалар — қоректенетін электр желісінің кернеуі мен жиілігі номинал мәніне тең болған және зәкір (ротор) тізбегінде қосымша резистор жоқ болған кезде анықталған сипаттамаларды табиғи деп айтады. Жоғарыда айтылған шамалардың кез-келгенін өзгерткендегі қозғалтқыштың сипаттамаларын жасанды деп атайды. Жекелей айтқанда, зәкір тізбегіне қосылған қосымша кедергілер бар болған кезде алынған механикалық сипаттаманы реостаттық деп атайды.
2.1. Қозғалтқыштарды жүргізуді және тежеуді автоматты басқарудың негіздері
Кез келген қозғалтқышты жүргізу, күштік тізбекте және басқару тізбегінде қарапайым ауыстырып қосқышпен іске асырылады. Сонымен қатар релелік-түйістіргілік және түйіспесіз аппараттар пайдаланылады.
Бұл жерде жүргізіп жіберуді басқаруға бұйрық берілгеннен кейін, заң бойынша көбінесе тораптың толық кернеуіне қозғалтқыштар тікелей қосылады. Қуатты синхронды және қысқа тұйықталған роторлы асинхрондық қозғалтқыштарды кейде төменгі кернеуде жүргізіп жіберіліп, ары қарай толық кернеуге автоматты ауыстырылып қосылады. Тұрақты ток қозғалтқыштары және фазалы роторлы асинхрондық қозғалтқыштары үшін автоматты жүргізіп жіберу үрдістерінде үдету түйістіргілерінің көмегімен сатылы жүргізіп рестаттары сатылы жайлап ажыратылады.
Қозғалтқыштарды тежеу үрдісі де жоғарыдағыдай автоматтандырылуы мүмкін. Релелі-түйістіргілік аппараттардың көмегімен тежеуге бұйрық берілгеннен кейін, күштік тізбектерде қажетті ауыстырулар жүргізіледі. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығы нөлге жақындағанда тораптан ажыратылады.
Қозғалтқыштарды жүргізуді басқару ЭҚК (немесе жылдамдық), ток және уақыт функциясында іске асырылады.
Суретте тұрақты ток қозғалтқыштарды үш сатылық кедергісі бар реостаттық жүргізіп жіберудің уақыт бойынша ток пен жылдамдықтың өзгеруі көрсетілген.
Бұл графиктерден көретініміз: белгілі бір анықталған уақыт (∆t1, ∆t2, ∆t3) аралығында, белгілі бір жылдамдықта (ω1, ω2, ω3) және белгілі бір ток шамасында кедергі сатыларының автоматты ажыратылатындығы.
Сонымен, жүргізіп жіберуді басқару мынандай негіздерде жүргізіледі:
— ырыққа тәуелсіз уақыт функциясы бойынша;
— жылдамдық функциясы бойынша;
— ток функциясы бойынша.
2.2. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамалары
Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамалардың графигі түзу сызықты болады (2.1-сурет).
Зерттелетін тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамасының теңдеуі:
(2.1)
Келтірілген теңдеудің бірінші мүшесі мүлтіксіз бос жүріс жылдамдығының 0 мәнін береді.
(2.2)
Ал екінші жүріс мүшесі қозғалтқыштың айналу жылдамдығын мүлтіксіз бос жүріс жылдамдығымен салыстырғанда статикалық азаюын (құлауын) көрсетеді.
(2.3)
2.1. суретте келтірілген сипаттамалардың ең жоғарғысы табиғи сипаттама деп аталады, кез-келген басқасы R1-R2=RЯ+RХ (2.4) жасанды механикалық сипаттама деп аталады.
2.1.суретте, тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының қозғалту режиміндегі механикалық сипаттамалары (1 квадрант), қалған үш тежеу режимдеріндегі механикалық сипаттамалары (ІІ және ІV квадрант) көрсетілген.
Тұрақты ток қозғалтқыштары үш түрлі тежеу режимде жұмыс істей алады:
1. Энергиясын электр желісіне қайтаратын рекуперативтік тежеу (электр желісімен параллель жұмыс істейтін генератор режимі).
2. Динамикалық тежеу;
3. Қарсы қосу арқылы тежеу;
Энергиясын электр желісіне қайтаратын рекуперативтік тежеу (электр желісімен параллель жұмыс істейтін генератор) режимі қозғалтқыштың айналу жылдамдығы мүлткісіз бос жүріс жылдамдығынан жоғары және оның электр қозғаушы күші (ЭҚК) Е электр желісінің кернеуінен U жоғары болған жағдайда жүзеге асырылады.
Генераторлық режим үшін механикалық сипаттама теңдеуі:
(2.5)
2.1 Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының қозғалтқыштық және генераторлық режимдердегі механикалық сипаттамалары
Динамикалық тежеуді жүзеге асыру үшін электр қозғалтқышының зәкір орамалары электр желісінен ажыратылып қосалқы резисторға жалғанады. Динамикалық тежеу режимінде электр мен жұмыс машинасының қозғалып тұрған мүшелерінің кинематикалық энергиясы электр энергиясына түрленіп, зәкір тізбегіне қосылған қосалқы резисторда жылу энергиясына түрленіп айналаға бөлініп кетеді.
U=0 болған кездегі теңдеуден тежеу моменті төмендегідей :
ω=-M_Т ; M_Т=-ω (2.5)
Қарсы қосылу арқылы тежеу режимі қозғалтқыштың орамалары бір бағытта айналу үшін қосылғанмен, зәкір сырттан әсер ететін моменттің немесе инерциялық күштердің әсерімен басқа бағытта айналған жағдайда жүзеге асырылады.
3. Электрлік жалғану сұлбасының түсіндірмесі
G1 көзі – өндірістік жиіліктегі синусоидалды кернеу көзі.
G2 тұрақты ток қозғалтқышының қорек көзі — тәуелсіз, параллель немесе тізбектей қоздырылып жұмыс істейтін М1 тұрақты ток (қозғалтқыш) машинасы орамдарын реттелінетін кернеумен қоректендіру үшін пайдаланылады. Осы жердегі бірінші жағдайда М1 қозғалтқышының қоздыру орамдарының жартысын тізбектей, ал үшінші жағдайда – параллель жалғанады.
G5 бұрыштық ығысуларды түрлендіргіш, электрмашиналық агрегаттың айналу жиілігін көрсеткіш Р1 кірмесіне келетін импульстарды генерациялайды.
G4 айнымалы ток қозғалтқышы тежеу режімінде жұмыс істеп және зерттелетін қозғалтқыштың білігіне жүктемені қамтамасыз етеді. А1 түзеткіш арқылы G3 реттелінетін автотрансформатордан тұрақты токпен қоректенеді.
А4 реостаты, М1 қозғалтқышы зәкір тізбегіндегі токты шектейді. А6 айнымалы ток машинасын қоздыру реостаты, М1 қозғалтқышы қоздыру тізбегіндегі токты шектейді.
А2 ажыратқышы, М1 тұрақты ток қозғалтқышы зәкір тізбегін коммутациялайды.
А3 ажыратқышы, М1 қозғалтқышын екі сатылы жүргізуді қамтамасыз етіп А4 жүргізу реостатын тұйықтайды.
А5 ажыратқышы, М1 қозғалтқышын динамикалық тежеумен қамтамасыз ету үшін қызмет етеді.
А7 ток және кернеу сезгілер блогы, күштік электрлік тізбектен гальваникалық оқшаулайды және М1 зерттелінетін қозғалтқышының зәкір тогы мен кернеуі және қоздыру тогы жайлы сигналдарды нормалайды.
А8 терминалы А2, А3, А5 ажыратқыштарына қосылған кабельдерді жекелеген өткізгіштерге тармақтау үшін қызмет етеді.
А9 блогы санды сигналдарды күшейту үшін қызмет етеді.
А10 коннекторы — А11 компьютерімен А7 ток пен кернеу сезгі блоктары, Р1 айналу жиілік көрсеткіші және А9 санды сигналдарының кірме-шығасыл блоктары арасындағы байланыстырушы буын функциясын орындайды.
А11 компьютері – ақпарды өлшеу және басқарушы жүйе режімінде пайдаланылады.
Электірлік жалғану сұлбасы (1 нұсқа)
Электрлік жалғану сұлбасы (жалғасы)
4. Аппараттар тізімі
Белгіленуі Аталуы Тип Көрсеткіштері
А1 Түзеткіш 322 Үшфазалық көпір
3х400 В / 2 А
А2, А3, А5 Үшпоюсті ажыратқыш 301.1 400 В ~; 10 А
A4 Жүргізу реостаты 323.1 200 Ом; 0,8 А
A6 Тұрақты ток машинасын қоздыру реостаты 308.2 0…2000 Ом
А7 Ток және кернеу сезгілер блогы 402.3 3 өлшеп түрлендіргіш «ток — кернеу» 5 А/1 А/5 В;
3 өлшеп түрлендіргіш «кернеу — кернеу»
1000 В/100 В/5 В
А8 Терминал 304 8 түйіспелі 6 розетка;
68 ұяшық
А9 Санды сигналдардың кіресіл/шығасыл блогы 331 «құрғақ түйіспе» үлгідегі 8 кірме; 8 релелік шығасылдар
А10 Коннектор 330 8 аналог. дифф. кірме;
2 аналог. шығасыл;
8 санды кіресіл/шығасылдар
А11 Дербес компьютер 550 Windows, ақпар жинақтау платасы PCI 6024E
G1 Үшфазалық қорек көзі 201.2 400 В ~; 16 А
G2 Тұрақты ток қозғалтқышын
қоректендіру көзі 206.1 0…250 В
3 А (зәкір)
200 В ; 1 А (қоздыру)
G3 Реттелінетін автотрансформатор 318.1 220/0..240 В 2 А ~
G4 Тұрақты ток қозғалтқышы 102.1 50 Вт; 230 В ~;
1500 мин1
G5 Бұрыштық ығысуларды түрлендіргіш 104 6 шығасыл сигнал
M1 Тұрақты ток машинасы 101.1 90 Вт; 220 В
0,76 А (зәкір)
220 В (қоздыру)
Р1 Айналу жиілік көрсеткіші 506.3 2000…0…2000 мин1
5. Экспериментті жүргізуге арналған нұсқау
• Экспериментте пайдаланылатын құрылғылардың электрлік қоректену торабынан ажыратылып тұрғанына көз жеткізіңіз
• Экспериментте пайдаланылатын құрылғыларды G1 көзінің «РЕ» ұяшығын, » «жермен тұйықтап қорғау ұяшығына жалғаңыз.
• Электрлік жалғану сұлбасына сәйкес аппараттарды (тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқышты зерттеу үшін 1 нұсқа) жалғап шығыңыз.
• G2 қорек көзінің жұмыс режімін ауыстырып қосқышын «Ручн» жағдайына, ал А2, А3, А5 ажыратқыштарын «Авт» жағдайына қойыңыз.
• Тұрақты ток машинасының А6 қоздыру реостатының реттеу тұтқасын, мысалы 200 Ом жағдайына қойыңыз.
• А4 кедергі реостатын, мысалы 100 Ом-ға тең етіп қойыңыз.
• G3 реттелінетін автотрансформатордың реттеу тұтқасын, сағат тіліне қарсы жаққа аяғына дейін бұраңыз.
• А11 дербес компьютерін жұмыс жағдайына келтіріп, «ЭҚК көзі – тұрақты ток қозғалтқышы» бағдарламасын жүргізіңіз.
• Ашылатын тізімнен және бағдарламаны енгізу бетінен М1 қозғалтқышын жүргізу және тежеу режімін таңдап, оларға сәйкес виртуалды реле ұстамасын таңдаңыз, мысалы бар ұсынылған көрсеткішті қалдырыңыз.
• Ашылатын тізімнен, жиналған сұлбаға сәйкес М1 қозғалтқышын қоздыру түрін таңдаңыз.
• G1 қорек көзін қосыңыз. Оның шығысында фаза кернеуі бар екендігін көрсететін жарық диодтары жанып белгі беруі керек.
• Тұрақты ток қозғалтқышының G2 қорек көзін қосып және реттегіш тұтқасын бұрай отырып, «Зәкір» шығысындағы кернеуді қойыңыз, мысалы 200 В-қа тең.
• G3 автотрансформаторының «Сеть»ажыратқышын қосыңыз.
• G3 автотрансформаторының реттегіш тұтқасын сағат тілі бойынша, мысалы 0,5 айналымға бұраңыз.
• Экспериментте пайдаланылатын барлық құрылғылардың «Сеть» ажыратқыштарын қосыңыз.
• G2 қорек көзінің «Вкл» батырмасын басыңыз.
• Виртуалды «Запустить» батырмасын басып электр жетектерін басқару пультін жүргізіңіз.
• Виртуалды «Пуск» батырмасын басып, М1 қозғалтқышын жүргізіңіз.
• Виртуалды «Стоп» батырмасын басып, М1 қозғалтқышын тоқтатыңыз.
• Монитор экранында электр жетек координаталары мен көрсеткіштерінің өзгеруін және нақты уақыттағы электр қозғалтқышының механикалық сипаттамасын қадағалаңыз.
• «Остановить» виртуалды батырмасын басып және электр жетек координаталары мен көрсеткіштерінің уақыттан тәуелділігін сараптаңыз.
• Эксперименттердің аяқталуына орай, оларда пайдаланылған барлық блоктарды өшіріңіз.
6. «ЭҚК көзі – тұрақты ток қозғалтқышы» бағдарламасын қолдануға ұсыныс.
• Электр жетектерінің А2, А3 және А5 ажыратқыштарының жағдайын виртуалды басқару пультінде бейнеленген оның сұлбасында әртүрлі уақыт моментінде бақылаңыз. Ажыратқыштардың жасыл түсі, олардың ажырап тұрғанын, ал қызыл – қосылып тұрған жағдайын білдіреді.
• Графиктердегі координата нүктелерін анықтау үшін, экранда ағымды координаталарды бейнелеп көрсететін тышқанды пайдаланыңыз.
• Масштабқа келтіруді, графиктен тышқанның солжақ пернесін жібермей басу арқылы солдан оңға және жоғарыдан төмен манипуляторды ығыстыра жылжытумен іске асырады. Бастапқы масштабқа әкелу, манипуляторды кері ығыстыру арқылы іске асады – оңнан солға және төменнен жоғары.
• Координата осьтеріне қатынасты графиктерді сәйкес нысанға жылжыту, тышқанның оң жақ пернесін басып және ұстап тұрып оны қажетті жаққа біруақытта жылжытуға болады.
• Сәйкес виртуалды батырманы немесе «Пробел» пернесін басып, механикалық сипаттаманы тұрғызу аумағын тазалап алыңыз.
7. Бақылау сұрақтары
1. Электр қозғалтқышының механикалық және электрмеханикалық сипаттамаларының арасындағы айырмашылығы неде?
2. Электр қозғалтқышының қандай сипаттамалары табиғи және жасанды деп аталады?
3. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының қандай жұмыс режімдері белгілі?
4. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышын жүргізуді басқару сұлбасы қандай негізде тұрғызылады?
5. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышын тежеуді басқару сұлбасы қандай негізде тұрғызылады?