МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники
Лабораторная работа № 5
Исследование переходных процессов в двигателе постоянного тока при однозонном регулировании скорости
Вариант – 2
Выполнил:
Проверил:
Магнитогорск, 2020
Цель работы: Получение и анализ частотных характеристик, кривых переходных процессов и их характера в двигателе постоянного тока при однозонном регулировании.
Таблица 1 – Параметры исследуемой цепи возбуждения по варианту.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для всех вариантов ТЭ = 0.03 с.
Рисунок 1 – Структурная схема двигателя постоянного тока при постоянном потоке возбуждения.
RЭ, ТЭ эквивалентное сопротивление и постоянная времени якорной цепи двигателя;
КФН
коэффициент двигателя; ТМ =
электромеханическая постоянная времени
электропривода, а J
суммарный момент инерции электропривода.
Рисунок 2 – Входной сигнал.
Рисунок 3 – Схема холостого хода
Рисунок 4 – Переходный процесс холостого хода.
В промежуток времени 0 - t2: происходит пуск двигателя без нагрузки.
Во время t2 - t3: двигатель работает на холостом ходу.
Промежуток t3 - t5: торможение двигателя под действием отрицательного динамического тока. Скорость отстает от напряжение на некоторое время, потому что двигатель имеет инерционность. Чем мощнее двигатель, тем больше будет это отставание.
Рисунок 5 – Схема пуска двигателя разгона и торможения с активной нагрузкой.
Рисунок 6 – Переходный процесс разгона и торможения с активной нагрузкой.
Участок 0 - t2: разгон двигателя до номинальной скорости под нагрузкой. В начальный момент времени Dt скорость двигателя отрицательная, двигатель раскручивается в другую сторону до тех пор, пока ток якоря не нарастет до тока статического.
Участок t2 – t3: работа двигателя под нагрузкой с номинальной скоростью.
Участок t3 - t5: торможение двигателя.
Рисунок 7 – Частотная характеристика по управляющему воздействию.
По характеристике видно, что качество переходных процессов устойчивое колебательное с затуханием и большим перегулированием.
Рисунок 8 – Частотная характеристика по возмущающему воздействию.
По данной характеристике видно, что качество переходных процессов устойчивое колебательное с затуханием и небольшим перегулированием.
Рисунок 9 – Схема разгона, работы и торможения двигателя с реактивной нагрузкой.
Рисунок 10 – Переходный процесс разгона, работы и торможения двигателя с реактивной нагрузкой.
Участок 0 - t2: разгон двигателя до номинальной скорости под нагрузкой. Во время Dt скорость равна нулю до тех пор, пока ток якоря не достигнет уровня статической нагрузки.
Участок t2 – t3: работа двигателя под нагрузкой с номинальной скоростью.
Участок t3 - t5: торможение двигателя.
Рисунок 11 – Схема скачка нагрузки во время разгона и снятия нагрузки во время торможения двигателя.
Рисунок 12 – Переходный процесс скачок нагрузки во время разгона и снятие нагрузки во время торможения двигателя.
Участок
времени 0 - t1: пуск двигателя на х/х. Имеет
место динамическая просадка по скорости
ωдин,
пропорциональная динамическому току.
Ток якоря дин I = Iдин.
Участок t1 - t2: в момент t1 происходит бросок статической нагрузки, скорость двигателя уменьшается, а затем снова увеличивается до номинальной, т.к. напряжение якоря продолжает расти. Ток якоря I = Iс + Iдин.
Участок t2 - t3: двигатель работает в номинальном режиме с номинальной статической нагрузкой. Ток якоря I = Ic.
Участок t3 – t4: торможение двигателя с номинальной нагрузкой. Ток якоря I = Ic - Iдин.
Участок t4 – t5: торможение двигателя без статической нагрузки, под действием отрицательного динамического тока. В момент t4 снимается статическая нагрузка, скорость двигателя возрастает, а затем уменьшается под действием отрицательного динамического момента до нуля.
Рисунок 13 – Схема пуска двигателя при скочкообразном напряжении 0.6Uном-0.70 Uном.
Рисунок 14 – Переходный процесс при пуске двигателя при скочкообразном напряжении 0.6Uном-0.70Uном.
До момента времени t1 двигатель работает без нагрузки с напряжением = 0,6×Uном. С момента t1 происходит скачек напряжения до U = 0,7×Uном. Характер формирования тока и напряжения явно выраженный колебательный.
Рисунок 15 – Схема пуска двигателя при скачке номинальной нагрузки при 0.7Uном.
Рисунок 16 – Переходный процесс скачок номинальной нагрузки при 0.7Uном.
В
момент t1 нагрузка возрастает скачком
до номинального значения, при этом
скорость двигателя дает статическую
просадку
ωс
, характер формирования тока и скорости
колебательный, возникает перерегулирование
по току якоря
.