№12 зертханалық жұмыс
ЭЛЕКТРЛІК ЖЕТЕК ЖҮЙЕСІНДЕГІ «ТИРИСТОРЛЫҚ ТҮРЛЕНДІРГІШ – ТІЗБЕКТЕЙ ҚОЗДЫРЫЛАТЫН ТҰРАҚТЫ ТОК ҚОЗҒАЛТҚЫШЫ»
Жұмыстың мақсаты: «Тиристорлық түрлендіргіш – тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы» электрлік жетек жүйесін зерттеу. Тұрақтанған режимде электрлік жетектің координаталары және көрсеткіштерін анықтау. Қозғалтқыштың статикалық механикалық сипаттамасын анықтау. Якорь кернеуін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеу. Өтпелі режимде электрлік жетектің координаталары және көрсеткіштерін анықтау. «Тұрақты ток машинасының режимдік көрсеткіштерін тіркегіш» бағдарламасын қолдану бойынша және виртуалды механикалық сипаттамаларын компьютерде тұрғызуды оқыту.
Жұмыс бағдарламасы:
1. Жалпы теориялық мағлұмат.
2. Электрлік жалғану сұлбасы.
3. Пайдаланылатын аппараттар тізімі.
4. Элекртлік жалғану сұлбасына түсіндірме.
5. Жұмысты орындау тәртібі.
6. «Тиристорлық түрлендіргіш – тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы» электрлік жетек жүйесін зерттеу.
7. Тұрақтанған режимде электрлік жетектің координаталары және көрсеткіштерін анықтау.
8. Қозғалтқыштың статикалық механикалық сипаттамасын анықтау.
9. Якорь кернеуін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеу.
10. Өтпелі режимде электрлік жетектің координаталары және көрсеткіштерін анықтау.
11. «Тұрақты ток машинасының режимдік көрсеткіштерін тіркегіш» бағдарламасын қолдану бойынша және виртуалды механикалық сипаттамаларын компьютерде тұрғызуды оқыту.
12. Электрлік жетек координаталары мен көрсеткіштерінің өзгеруін және нақты уақыттағы электрқозғалтқыштың динамикалық механикалық сипаттамасын бақылау.
13. Электрлік жетектің есте сақталған координаталары мен көрсеткіштерінің уақыттан тәуелділігін сараптау.
14. Тәуелділіктерді масштабпен дәптерге қайта сызу.
15. Жұмыс бойынша қорытынды жасау.
1. Жалпы теориялық мағлұмат
Тұйықталған құрылымда координаталарды реттеу. Электр жетектерінде бір немесе бірнеше кіресілдері бар якорь тізбегін немесе қоздыру тізбегін қоректендіретін басқарылатын түрлендіргіштің барлығы және берілістік коэффициентінің жеткілікті жоғарылығы жүйені түйықтаудың арқасында қажетті жасанды сипаттаманы құрудың кең мүмкіндігін ашады. Яғни, кіресілге берілген тапсырыстық белгі сияқты координата бойынша кері байланыс белгісіде реттелуі керек.
Координаталарды автоматты реттеудің тұйықталған жүйесінің әрекеттік негізін бірнеше қарапайым мысалдармен қарастырамыз.
Тұықталған жүйе ток көзі – қозғалтқыш. Якорь тізбегі басқарылмайтын (I=const) ток көзінен қоректенсе, электрлік жетек белгілі болғандай «момент көзі» қоздыру тізбегі бойынша басқарылатын қасиетке ие, яғни ажыратылған құрылымда тік механикалық сипаттамасы бар. Бұл жағдай тұйықталған құрылымдарды тұрғызу үшін өте ыңғайлы: айналудың ЭҚК әрекет етуі, сәйкес кері байланыстарды пайдаланудың арқасында кез-келген қарапайым сипаттамаларды қалыптастыруға мүмкіндік береді. Бұны қарапайым мысалдармен көрсетейік. 12.1 суреттегі сұлбада, жылдамдық бойынша теріс кері байланыс шектеулі сипаты бар қоздырғышқа қосылған. Ескерту, қоздырғыштың қойылған қуаты қозғалтқыш қуатынан көп аз. Жорамалдауда Ф(Uв) және Uв(Uвх) сипаттамалары жұмыс айландарында сызықты, алатынымыз:
М = КUвх,
бірақ, өз кезегінде
Uвх = Uз – Uос = Uз – γω.
Қатысты теңдеуді шешіп ω, алатынымыз:
, (12.1)
яғни, моменттің берілген шамасында қоздырғыштың сипаттамасының арқасында параллель сипаттамаларға ие боламыз (12.1,б сурет).
а) б)
12.1 сурет. Жылдамдық бойынша тұйықталған ток көзі-қозғалтқыш жүйесінің сұлбасы (а) және сипаттамасы (б)
Якорьде немесе Rя ескермегенде – кернеу бойынша теріс кері байланысты пайдаланып, айналу ЭҚК бойынша (12.2, а сурет) алатынымыз
момент үшін теңдеуге қойып, алатынымыз:
.
Сонымен, бұл құрылымда механикалық сипаттамалар гипербола түріне ие болады 12.2, б сурет, яғни қозғалтқышпен өндірілетін қуат тұрақтанады.
а) б)
12.2 сурет. Якорьдегі кернеу бойынша тұйықталған ток көзі-қозғалтқыш жүйесінің сұлбасы (а) және сипаттамасы (б)
Келтірілген мысалдар, сәйкестік кері байланыстарды пайдаланудың арқасында қажетті кез-келген жасанды механикалық сипаттамалар алуға мүмкіндіктің зор екенін көркемдейді.
Ток көзі-қозғалтқыш жүйесінде жүйені тұйықтау, магнит ағынын өзгертіп реттеудің барлық аймақтарда ω-М үнемді екенін атаған жөн, яғни екі зоналы реттеудің кең функционалды мүмкіндігін жасау.
Бірақ, қарастырылған мысалдарды тек статикалық сипаттаманы алуға жатқызатынын есте сақтау керек және қанағаттанарлық нәтижелер алу үшін бірқатар жағдайларда қосымша күшті қажет ететін жүйенің динамикалық ерекшеліктерін ескермейді.
2 Электрлік жалғану сұлбасы
3 Пайдаланылатын аппараттар тізімі
Белгіленуі Аталуы Типі Параметрлері
А1 Түзеткіш 322 Үш фазалық көпір 3х400 В/2 А
А2 Үшфазалық трансформаторлар тобы 347.1 380ВА; 230/240, 230, 220, 133, 127В
А3 Тиристорлық түрлендіргіш — реттегіш 207.2 3400В~/2А, тиристорлар 6
А5 Ток пен кернеу датчиктер блогы 402.3 «Ток кернеу» өлшеуіш-түрлендіргіштер – 3
1000 В/100 В/ 3 В
А6 Коннектор 330 8 аналог.диффер.кірістер
1 аналог.шығыстар
8 сан.кірістер (шығыстар)
А7 Дербес компьютер 550 IBM – үйлестірілген PCI6024E ақпарат жинау платасы
G1 Үш фазалы қоректендіру көзі 201.2 ~400 В, 16 А
G2 Реттелетін автотрансформатор 318.1 220/0…240 В; 2 А
G3 Асинхронды қозғалтқыш 106 50 Вт; 230 В; 1500 мин-1
G4 Бұрыштық жылжуды түрлендіргіш 104 6 шығыстық сигналдар
G5 Тұрақты ток қозғалтқышын қоректендіру көзі 206.1 0…250 В 3 А (якорь)
200 В; 1 А (қоздыру)
M1 Тұрақты ток машинасы 101.1 90 Вт; 220 В; 0,76 А (якорь) 220 В (қоздыру)
P1 Айналу жиілігін көрсеткіш 506.2 2000…0…2000 мин-1
P2 Мультиметрлар блогы 508.2
4 Электрлік жалғану сұлбасының түсіндірмесі
G1 көзі – өндірістің жиілікті синусоидальды кернеу көзі.
Тиристорлық түрлендіргіш/реттегіші А3 тәуелсіз, параллель немесе тізбектей қоздырулармен жұмыс істейтін М1 тұрақты ток (қозғалтқышын) машинасы орамасын реттелінетін кернеумен қоректендіреді. Бұл жерде бірінші-екінші жағдайларда М1 қозғалтқышының қоздыру орамының жартысын тізбектей, ал үшіншіде параллель жалғау керек.
Үш фазалық трансформаторлар тобы А2, G1 қоректендіру көзі кернеуін түрлендіріп, төмендетілген кернеуді тиристорлық түрлендіргіш/ реттегіш А3-ке береді.
Тұрақты ток қозғалтқышын қоректендіру көзі G5, тәуелсіз қоздырылатын сұлбамен қосылуы жағдайында М1 қозғалтқышының қоздыру орамасын қоректендіру үшін пайдаланылады.
Бұрыштық ығысуларды түрлендіргіш G4, электромашиналық агрегаттың айналу жиілігін көрсеткіш Р1-дің кірісіне берілген импульстарды генерациялайды.
Тежеу режимінде жұмыс істеп және зерттелетін қозғалтқыш білігіндегі жүктемені қамтамасыз ететін G3 айнымалы ток қозғалтқышы, түзеткіш А1 арқылы G2 реттелетін автотрансформатордан тұрақты токпен қоректенеді.
Р2 мультиметрлар блогы көмегімен якорьдің тоғы, кернеуі, сондай-ақ М1 қозғалтқышының қоздыру тогы бақыланады.
А5 ток және кернеу датчиктер блогы, зерттелетін М1 қозғалтқышының қоздыру тогын және якорь тоғы мен кернеуі жайлы сигналдарды нормаға келтіріп, күштік электр тізбегінен гальваникалық оқшаулайды.
А6 коннекторы, А7 компьютері мен А5 ток және кернеу датчиктері блогы арасын байланыстырушы буын қызметін орындайды.
А7 компьютері ақпараттық-өлшеуіштік жүйе режимінде пайдаланылады.
5 Жұмысты орындау тәртібі
5.1 Эксперименттер жүргізу бойынша нұсқаулар
Экспериментте пайдаланылатын құрылғылардың электр қоректендіру желісінен ажыратылып тұрғанына көз жеткізіңіз.
Экспериментте пайдаланылатын құрылғылардың қорғаныштық жерлендіру ұяларын » » G1 қорек көзінің «РЕ» ұяшығымен жалғаңыз.
Аппараттарды тиісті электрлік сұлбасына сәйкес жалғаңыз (1-ші нұсқа тізбектей қоздырылатын қозғалтқышты зерттеу үшін).
G2 реттелінетін авторансформатордың, А3 тиристорлы түрлендіргіштің және G5 тұрақты ток қозғалтқышының қорек көзінің реттегіш тұтқасын сағат тіліне қарсы бағытта тіреліп тоқтағанша бұраңыз.
G5 көзінің жұмыс режимінің ауыстырып қосқышын «РУЧН» жағдайына қойыңыз.
А2 үшфазалы трансформаторлар тобының екінші фазалық номинал кернеуін 133 В-қа теңейтіп қойыңыз.
Р2 мультиметрлар блогы мен Р1 айналу жиілікті көрсеткіштің «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
А3 тиристорлық түрлендіріп реттегішінің «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз.
G1 көзін қосыңыз. Оның шығысында фазалар кернеуінің бар екендігін жарық шығарушы жарықдиодтары көрсетуі керек.
G5 көзінің «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз және оның бет жағындағы «ВКЛ» бастырмасын басыңыз.
А3 түрлендіргішінің бет жағындағы «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» бастырмасын басыңыз және жанындағы жарық шығарушы жарық диоды жанғанша басып ұстап тұрыңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргішінің реттеуші тұтқасын айналдыра бұрай отырып, М1 қозғалтқышын, мысалы, 1500 мин-1, айналу жиілігіне дейін екпіндетіп жүргізіңіз.
5.2 Статикалық режимде электр жетектің координаттары мен көрсеткіштерін анықтау
Қозғалтқыштың айналу жиілігін n [мин-1] Р1 көрсеткіші көмегімен өлшеңіз.
М1қозғалтқышының қоздыру тогын If [A], якорьдің тогын Iа [A] және кернеуін Ua [B] Р2 мультиметрлар блогымен өлшеңіз.
5.3 Қозғалтқыштың статикалық механикалық сипаттамасын анықтау
G2 реттелінетін автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз.
G2 реттелетін автотрансформатордың реттеуші тұтқасын айналдыра бұрай отырып М1 қозғалтқышының якорь тоғын Iа [1 A-ге дейін] өзгертіңіз және сәйкес Р2 блогының амперметр мен вольтметр, сондай-ақ Р1 көрсеткішінің көрсетулерін 12.1 кестеге енгізіңіз.
Кесте 12.1.
Iа, A
Uа, В
n, мин–1
Эксперимент аяқталған соң, алдымен G2 автотрансформаторының, соңынан А3 түрлендіргіштің реттегіш тұтқаларын сағат тіліне қарсы тіреліп тоқтағанша бұраңыз. G1 көзін бастырма-грифті басып және соңынан кілт-ажыратқышты ажыратыңыз. Экспериментте пайдаланылған барлық блоктардың «СЕТЬ» ажыратқыштарын ажыратыңыз.
12.1 кестедегі мәліметтерді пайдаланып, қозғалтқыштың бұрыштық айналу жиілігін -ны (1.1.1) өрнегімен және М қозғалтқыштың электромагниттік моментін (1.1.2) өрнегі бойынша есептеп мәндерін 12.2 кестеге жазыңыз.
Кесте 12.2.
М,
, с–1
12.2 кесте берілімдерін пайдаланып қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын ω=f(M) график түрінде тұрғызыңыз.
5.4 Қозғалтқыштың айналу жылдамдығын якорь тізбегіндегі кернеуді өзгерту арқылы реттеу
Р2 мультиметрлар блогымен Р1 айналу жиілігін көрсеткіштің «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
А3 тиристорлық түрлендіріп реттегішінің «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
G1 көзін қосыңыз. Оның шығысында фазалар кернеуінің бар екендігін жарық шығарушы жарықдиодтары көрсетуі керек.
G5 көзінің «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз және оның бет жағындағы «ВКЛ» бастырмасын басыңыз.
А3 түрлендіргішінің бет жағындағы «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» бастырмасын басыңыз және жанындағы жарық шығарушы жарық диоды жанғанша басып ұстап тұрыңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргіш реттеуші тұтқасын айналдыра бұрай отырып, М1 қозғалтқышын, мысалы, 1500 мин-1, айналу жиілігіне дейін жүргізіңіз.
G2 реттелетін автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз.
G2 реттелетін автотрансформатордың реттеуші тұтқасын айналдыра бұрай отырып, М1 қозғалтқышының якорь тоғын Iа [мысалы 0,5 A-ге дейін] өзгертіңіз және оны эксперимент барысында өзгеріссіз қалыпта сақтаңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргіштің реттеуші тұтқасын айналдыра бұрай отырып, А3 түрлендіргішінің басқару бұрышын 30…170 градус диапазонында өзгертіңіз және Р2 блогы вольтметрінің, сондай-ақ Р1 көрсеткішінің көрсетулерін 12.3 кестеге жазыңыз.
Кесте 12.3.
Ua, В
n, мин–1
Эксперимент аяқталған соң, алдымен G2 автотрансформаторының, соңынан А3 түрлендіргіштің реттегіш тұтқаларын сағат тіліне қарсы тіреліп тоқтағанша бұраңыз. G1 көзін бастырма-грифті басып өшіріңіз, соңынан кілт-ажыратқышты ажыратыңыз. Экспериментте пайдаланылған барлық блоктардың «СЕТЬ» ажыратқыштарын ажыратыңыз.
12.3 кестесінің берілімдерін пайдаланып, қозғалтқыштың бұрыштық айналу жиілігі -ны (1.1.1) өрнегі бойынша есептеп, алынған нәтижелерді 12.4 кестеге енгізіңіз.
Кесте 10.4.
Ua, В
, с–1
12.4-ші кесте берілімдерін пайдаланып қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын ω=f(Ua) тұрғызыңыз.
5.5 Өтпелі режимдегі электрлік жетек координаттарын және параметрлерін анықтау
А7 дербес компьютерді жұмыс жағдайына келтіріңіз.
«Регистратор режимных параметров машины постоянного тока» бағдарламасын жүргізіңіз.
«Тұрақты ток машинасының режимді параметрлерін тіркеу» бағдарламасын қосыңыз.
«Запустить» виртуалды батырмасын басыңыз.
Р2 мультиметрлер блогы мен Р1 айналу жиілігін көрсеткіштің «СЕТЬ», А5 ток пен кернеу датчиктері блогы ажыратқыштарын қосыңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргіш реттеуішінің «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
G1 көзін қосыңыз. Фазалардың кернеулері бар екенін шығыста орналастырылған жарық шығарушы жарық диодтары көрсетуі керек.
«СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз және G5 көзінің «ВКЛ» бастырмасын басыңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргіш панеліндегі «3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» бастырмасын басыңыз да жарық шығарушы жарық диодтары жанғанша басып ұстап тұрыңыз.
А3 тиристорлы түрлендіргіш реттеуші қолсаптарын айналдыра отырып, М1 қозғалтқышын, мысалы, 1500 мин-1, айналу жиілігіне дейін жүргізіңіз.
G2 реттелетін автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз.
G2 реттелетін автотрансформатордың реттеуші қолсабын айналдыра отырып М1 қозғалтқышының якорь тоғын Iа [мысалы 0,5 A дейін] өзгертіңіз.
Өтпелі үдерісті ұйымдастырыңыз, мысалы М1 қозғалтқышын ажыратып-қосып. Ол үшін G2 автотрансформаторының «СЕТЬ» ажыратқышын өшіріңіз және 5 секунд өткізіп қайта қосыңыз.
Нақты уақыттағы электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің өзгерісін бақылаңыз.
Өтпелі үдеріс аяқталысымен виртуалды «Остановить» батырмасын басыңыз және есте сақталған электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің уақыттан тәуелділігін сараптаңыз.
Эксперимент аяқталған соң, алдымен G2 автотрансформаторының, соңынан А3 тиристорлы түрлендіргіштің реттегіш тұтқасын сағат тіліне қарсы тіреліп тоқтағанша бұраңыз.
G1 көзін бастырма-саңырауқұлақты басып сөндіріңіз, соңынан кілт-ажыратқышты айырыңыз. Экспериментте пайдаланылған барлық блоктардың «СЕТЬ» ажыратқыштарын айырыңыз.
5.6 «Тұрақты ток машинасының режимдік көрсеткіштерін тіркегіш» бағдарламасын пайдалану бойынша кеңестер
Графиктердегі координата нүктелерін анықтау үшін, экранда ағымды координаталарды бейнелеп көрсететін тінтуірді пайдаланыңыз.
Масштабқа келтіруді, графиктен тінтуірдің 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, тінтуірдің 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.
Бақылау сұрақтары:
1. Тұрақтанған режимдегі электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштері қалай анықталады?
2. Қозғалтқыштың статикалық механикалық сипаттамасын қалай түсінесіз?
3. Қозғалтқыштың электр механикалық сипаттамасы деп қандай тәуелділікті айтады?
4. Идеал бос жүрістің бұрыштық жылдамдығы дегеніміз не?
5. Электрлік жетек жылдамдығының статикалық құлауы.
6. Қозғалтқыштың табиғи сипаттамасы.
7. Қозғалтқыштың жасанды немесе реостаттық сипаттамасы.
8. Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын тұрғызу әдістерін атаңыз.