КОМПЬЮТЕРДЕН БАСҚАРЫЛАТЫН АВТОМАТТЫ ТҰЙЫҚТАЛҒАН ЭЛЕКТР ЖЕТЕКТЕРІ
Электр жетектері – тұйықталған.
Басқарылуы — компьютерден.
Режімдік көрсеткіштерінің тіркелуі – қалқандық және виртуалдық өлшеу аспаптар көмегімен.
№6 зертханалық жұмыс.
Электрлік жетек жүйесіндегі «ЭҚК көзі – тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы»
1. Цель работы
1.1. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышын қозғалтқыштық және тежеу режімдеріндегі механикалық жылдамдық сипаттамаларын оқу.
1.2. Сираттамаларды іс жүзінде түсіру әдістемелерін игеру.
1.3. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеу амалдарын оқып және бағалау.
2. Қысқаша теориялық мағлұмат
2.1. Характеристики и режимы при независимом возбуждении, U=const.
Машина полюстарында орналасқан орамдармен түзілетін I ток зәкір орамасындағы Ф магниттік ағынның өз-ара әсерлесу, Ампер заңына сәйкес және активті өткізгіштерге әсер ететін электрмагниттік күштің пайда болуы, яғни электрмагниттік момент М:
М = kФI (2.1)
Кернеу көзінен U=const қоректенетін электр жетектерінде тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштарын (2.1 сурет) пайдаланған кездегі электрмеханикалық сипаттама ω(I) теңдеуі, U-E = IR (2.3) өрнегіне E = kФω (2.2) мәнін қойған кезде ω табылады: ω = (U-IE) / kФ 2.4)
2.1 сурет. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының сұлбасы.
Механикалық сипаттаманы ω(М), (2.4) өрнегіне (2.1) өрнегінен шыққан токты қойып табамыз:
ω = U/kФ — MR/( kФ)2 (2.5)
U,Ф және R берілген жағдайда (2.4) және (2.5) теңдеуі, кез келген режимде ω,I және М арасындағы байланысты анықтайды. ω(М ) және ω(I) сипаттамалары сипатты екі нүкте арқылы өтетін түзу сызықтар: 1. М= 0, ω=ω0 және 2. ω = 0, I = Iкз, М = Мкз; Ф = const болғанда оларды абцисс осі ω_0=U/kФ бойынша тек масштаб арқылы ғана ажырата алады.
2.2 суреттегі ω_0=U/kФ жылдамдығы жүксіз бос жүріс режіміне сәйкес келеді: М= 0, E = U және қарсы бағытталған.
2.2 сурет. U = const болғандағы тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток электр жетектерінің механикалық (электрмеханикалық) сипаттамасы
∆ω=MR/〖(kФ)〗^2 шамасы – жүктелу әсерінен жылдамдықтың құлауы. Төменде қаралатын кейбір жағдайлардағы жүктеменің өсуі қысқа тұйықталу режиміне әкеледі: ω=0, I=U/R=I_кз, M = k ФIкз = Mкз. Кернеу U полярлығы өзгерген кездегі сипаттама 2.3 суретте үзік сызықпен көрсетілген.
ω0 және Мкз арасындағы сипаттама бөліктері, алдында айтылғандай қозғалтқыштық режим жұмысына сай ω және М белгілері сәйкес келеді. Әр түрлі белгідегі ω және М – тежеу режиміне.
Тежеу режимдері — генераторлық режимдер, машина білігінен келетін қаншалықты механикалық энергия, электрлікке түрленеді де машинаның электрлік қыспақтары арқылы беріледі. Электрлік энергияның неден, қайда келетініне байланысты тежеу режимдерін түрге ажыратады.
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 етіп, А1 түзеткіші арқылы G3 реттелінетін автотрансформатордан тұрақты токпен қоректенеді.
А2 ток және кернеу сезгілер блогы, күштік электрлік тізбектен гальваникалық оқшаулап және зәкір тогы мен кернеуін, зерттелінетін М1 қозғалтқышының қоздыру тогы жайлы сигналдарды нормалайды.
А3 терминалы, G2 қорек көзіне қосылған жекелеген өткізгіш кабельдерді тармақтау үшін қызмет етеді.
А4 блогы, санды сигналдарды күшейту үшін қызмет етеді.
А5 коннекторы, А6 компьютерімен А2 ток және кернеу сезгілер блогы, Р1 айналу жиілікті көрсеткіш және санды сигналдардың кіресіл/шығасыл А4 блогы арасында байланыстырушы буын функциясын орындайды.
А6 компьютері, ақпараттық-өлшегіш және басқарушы жүйе режімінде пайдаланылады.
Электрлік 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 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
А3 Терминал 304 8 түйіспелі 6 розетка;
68 ұяшық
А4 Санды сигналдардың кіресіл/шығасыл блогы 331 «құрғақ тұйіспе» үлгідегі 8 кірме;
8 релелік шығасылдар
А5 Коннектор 330 8 аналог. дифф. кірме;
2 аналог. шығасыл;
8 санды кіресіл/шығасылдар
А6 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 Айнымалы ток қозғалтқышы 106 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 жиілікті көрсеткіш 506.3 2000…0…2000 мин1
Р2 Мультиметрлар блогы 508.2 0…1000 В ;
0…20 А
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 «Авт» жағдайына қойыңыз.
• G3 реттелінетін автотрансформатордың реттеу тұтқасын, сағат тіліне қарсы жаққа аяғына дейін бұраңыз.
• А6 дербес компьютерін жұмыс жағдайына келтіріңіз.
• «ЭҚК көзі –тұрақты ток қозғалтқышы – зерттеудегі 3.1.1» немесе «ЭҚК көзі –тұрақты ток қозғалтқышы – зерттеудегі 3.1.2» бағдарламаларының біреуін жүргізіңіз.
• «Параметры» виртуалды батырмасын басып және электр жетектерін басқару көрсеткішіне тапсырыс беріңіз. Мысалы, «Использовать уставки по умолчанию» виртуалды батырмасын басып ұсынылған ұстаманы пайдаланыңыз..
• Виртуалды «Запустить» батырмасын басып, берілімдер жинағын жүргізіңіз.
• G1 қорек көзін қосыңыз.
• Экспериментте пайдаланылатын барлық құрылғылардың «Сеть» ажыратқыштарын қосыңыз.
• «ПУСК» виртуалды батырмасын басыңыз.
• Виртуалды реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығын, мысалы 150 рад/с-қа қойыңыз. М1 электр қозғалтқышы екпіндей бастауы керек.
5.1. Тұрақтанған режімде электрлік жетек координаталарын және көрсеткіштерін анықтау
• Р1 көрсеткіші көмегімен қозғалтқыштың айналу жиілігін n [мин–1] өлшеңіз.
• М1 қозғалтқышының зәкір тогын Iа [А] және кернеуін Uа [В] Р2 мультиметрлар блогымен өлшеңіз.
5.2. Қозғалтқыштың тұрақтанған механикалық сипаттамасын анықтау
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын Ia (1 А-ге дейін) және Р2 блогындағы сәйкес амперметр және вольтметр көрсеткіштерін, сондай-ақ Р1 көрсетулерінде 5.2.1 кестеге енгізіңіз.
5.2.1 кесте
Iа, A
Uа, В
n, мин–1
• Компьютердің монитор экранынан М1 қозғалтқышының механикалық сипаттамасын бақылаңыз.
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.2.1 кесте берілімдерін пайдаланып, М1 қозғалтқышының бұрыштық айналу жиілігін (1.1.1) амалымен және оның электрмагниттік моментін М (1.1.2) өрнегі бойынша есептеп, алынған нәтижелерді 5.2.2 кестеге енгізіңіз.
5.2.2 кесте
М,
, с–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.2.2 кестедегі берілгендерді пайдаланып, М1 қозғалтқышының механикалық сипаттамасын = f(М) график түрінде тұрғызыңыз.
5.3. Зәкір кернеуін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеу
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын, мысалы 0,5 А-ге тең етіп қойыңыз және оны эксперимент барысында өзгертпеу керек.
• Виртуалды реттегіш тұтқаны бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығын азайтып, Р2 блогындағы вольтметр көрсеткішін және Р1 көрсетуін 5.3.1 кестеге енгізіңіз.
5.3.1 кесте
Ua, В
n, мин–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.3.1 кесте берілімдерін пайдаланып, М1 қозғалтқышының бұрыштық айналу жиілігін (1.1.1) амалымен есептеп және алынған нәтижелерді 5.3.2 кестеге енгізіңіз.
5.3.2 кесте
Ua, В
, с–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.3.2 кесте берілімдерін пайдаланып, = f(Uа) тәуелділіктерін график түрінде тұрғызыңыз.
6. Ауыспалы режімде электр жетектерінің координаталарын және көрсеткіштерін анықтау
• Виртуалды реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығын, мысалы 150 рад/с-қа қойыңыз.
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын, мысалы 0,5 А-ге тең етіп қойыңыз.
• Ауыспалы үрдісті ұйымдастырыңыз, мысалы М1 қозғалтқыш жүктемесін жоғалтып-тастау. Ол үшін G3 автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын ажыратып, 5 секундтан кейін оны қайта қосу керек.
• Нақты уақытта электрлік жетек координаталары мен көрсеткіштерінің өзгеруін компьютер экранынан бақылаңыз.
• Ауыспалы үрдіс аяқталғаннан кейін, бірден «Остановить» виртуалды батырманы басыңыз және электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің есте сақталған уақыттық тәуелділіктеріне сараптама жасаңыз.
•Эксперименттердің аяқталысымен, оларда пайдаланылған барлық блоктарды өшіріңіз.
6.1. «ЭҚК көзі –тұрақты ток қозғалтқышы – зерттеудегі 3.1.1 тәжірибе» немесе «ЭҚК көзі –тұрақты ток қозғалтқышы – зерттеудегі 3.1.2 тәжірибе» бағдарламаларын пайдалануға нұсқау
• М1 қозғалтқышының зәкір тогын шектеу режімін жақсарту үшін «… – 3.1.1 тәжірибе» бағдарламасына сәйкес белгі қойыңыз.
• М1 қозғалтқышының зәкір тогын шектеу мәнін, сәйкес тұтқаны бұрай отырып беріңіз.
• 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.
• ПИД-реттегіштерінің күшейту коэффициентін, сондай-ақ «Параметры» терезесіндегі «Управление» хаттамасына сәйкес көрсеткіштерді ыңғайлап, айналу жылдамдық ұстамасының қарқынды өзгеруін өзгертіңіз.
• «Параметры» терезесін виртуалды батырманы басу арқылы бейнелеңіз.
7. Бақылау сұрақтары
1. Электр қозғалтқышының механикалық және электрмеханикалық сипаттамаларының арасындағы айырмашылығы неде?
2. Электр қозғалтқышының қандай сипаттамалары табиғи және жасанды деп аталады?
3. Механикалық сипаттама теңдеуінен тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығын реттеудің қандай тәсілдері шығады?
4. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының қандай жұмыс режімдері белгілі?