Завдання до роботи та порядок її виконання

В роботі необхідно зняти залежності напруги та частоти змінного струму від струму навантаження, як при включених так і виключених регуляторах частоти та напруги.

Порядок зняття вказаних характеристик:

1. Включити стенд перетворювача

2. Зняти залежності (при включених регуляторах частоти та напруги)

а) U₂, f, I_у, I_ус, I_оп, I_зм = f(I_о2);

б) U₂, f, I_у, I_ус, I_оп, I_зм = f(I_р2);

в) U₂, f, I_у, I_ус, I_оп, I_зм = f(I_н);

при U=const та для випадку “в”.

3. Аналогічні характеристики зняти для випадку, коли регулятор частоти виключається, а регулятор напруги включений; коли регулятор напруги виключений, а регулятор частоти включений; коли обидва регулятори виключені.

4. По отриманим відомостям побудувати залежності ККД перетворювача ві струму навантаження.

Зміст звіту

1. Вивчити зміст роботи, лабороторну установку та порядок виконання роботи.

2. Зняти перераховані залежності.

3. Скласти звіт по роботі, у якому відобразити:

   • таблиці та графіки по всім пунктам дослідження з необхідними написами, поясненями та висновками.

   • оцінку точності систем стабілізації та короткі висновки по роботі.

Питання для самоперевірки

1. Яка необхідність застосування перетворювачів типу ПТ ?

2. Який принцип побудови електромашинних перетворювачів типу ПТ ?

3. Як здійснюється автоматична стабілізація напруги в електромашинних перетворювачах типу ПТ ?

4. Як здійснюється автоматична стабілізація частоти ?

5. Які умови експлуатації електромашинних перетворювачів ?

6. Які переваги та недоліки електромашинних перетворювачів ?

Література: [1, c. 86]; [4, c. 337];[5, c. 217]; [6, c. 46]; [7, c. 244].

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

ВИВЧЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОЇ СТАБІЛІЗАЦІЇ НАПРУГИ ТА ЧАСТОТИ АВІАЦІЙНИХ ЕЛЕКТРOМАШИННИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ТИПУ ПО В СТАТИЧНИХ РЕЖИМАХ

Мета роботи

1. Вивчення принципів дії систем керування та автоматичної стабілізації напруги і частоти перетворювачів.

2. Дослідження статичних режимів систем автоматичної стабілізації напруги при різних режимах роботи.

Загальні теоретичні відомості

На літальних апаратах з основною системою виробництва і розподілу енергії постійного струму широко використовуються електромашинні перетворювачі для отримання змінного струму стабільної напруги та частоти.

В залежності від потужності та пред'явлених вимог до якості електроенергії змінного струму використовують відповідний тип перетворювача. Для отримання однофазного змінного струму з номінальною напругою 115 В і номінальною частотою 400 Гц широко використовуються перетворювачі серії ПО потужністю від 250 до 6000 ВА.

За схемами управління та регулювання всю серію цих перетворювачів можна розділити на дві групи, кожна з яких має однакові схеми управління і регулювання. До першої групи відносяться перетворювачі потужністю 250, 500 і 750 ВА, а до другої - 1500, 3000, 4500 і 6000 ВА.

Системи керування і автоматичної стабілізації напруги перетворювача по - 500.

Однофазний перетворювач потужністю 500 ВА складається з двигуна постійного струму з двома обмотками збудження - послідовною і управління - та синхронного генератора з обмоткою змінного струму, яка обертається, і нерухомими обмотками збудження (паралельною та послідовною).

Двигун і генератор виконані чотирьохполюсними в спільному корпусі на спільному валі. Апаратура управління і захисту, як і в розглянутих раніше перетворювачах, розміщена в коробці, що розташована на корпусі.

Принципова електрична схема системи керування і стабілізаціії напруги показана на рис. 5.1.

Перетворювач має захист від розносу за допомогою відцентрового перемикача ВП, встановленого на кінці вала. Спрацьовування відцентрового перемикача відбувається при швидкості обертання, яка первищує її номінальне значення приблизно на 20%. Пуск та вимкнення перетворювача проводиться за допомогою вимикача ВМ. При вмиканні вимикача ВМ через нормально замкнені контакти ВП подається напруга мережі на обмотку контактора К. Контактор замикає свої контакти, і перетворювач підключається до бортової мережі. Одночасно підключається до мережі паралельна обмотка збудження генератор ПрОГ, послідовно з якою увімкнені опір температурної компенсації R_ та два регулюючі опори R₁ та R₂. Послідовна обмотка збудження генератора ПОГ, увімкнена в ланцюг якоря двигуна, створює м.р.с., пропорційну струму навантаження генератора. Такий метод збудження генератора (компаундування) суттєво обмежує границі зміни напруги на його клемах через те, що регулювальна м.р.с. обох обмоток при збільшенні навантаження генератора зростає, а при зменшенні - знижується. Використання такого способу збудження в значній мірі полегшує задачу стабілізаціії напруги за допомогою регулятора.

Послідовна обмотка двигуна ПОД, яка увімкнена в мережу якоря двигуна, має невелику кількість витків та служить, головним чином, для збудження двигуна на початку пуску. В сталому режимі роботи м.р.с. ПОД в кілька разів менша УОД. Основними збурюючими силами, які призводять до зміни напруги змінного струму і частоти, є підводима напруга та струм навантаження генератора. При використнанні компаундного генератора головною причиною зміни напруги змінного струму є зміна швидкості обертання, яка спричинена зміною підводимої напруги, тому стабілізація напруг та змінного струму може бути забезпечена шляхом відповідного регулювання швидкості обертання електродвигуна. Такий метод стабілізаціії напруги з одночасним обмеженням границь зміни частоти застосований в перетворювачах ПО-250, ПО-500 і ПО-750.

Автоматична стабілізаціія напруги генератора за розглядаємим методом здійснюється за допомогою магнітного регулятора, який складається з магнітного підсилювача, трьох селенових випрямляючих мостів - В1, В2, В3, іонного стабілізатора напруги Л, конденсаторів і опорів.

Магнітний підсилювач використовується з внутрішнім додатнім і зовнішнім від'ємним зворотнім зв'язком і трьома підмагнічуючими обмотками. Обмотка W_к є обмоткою керування; вона увімкнена на клемах генератора через опори температурної компенсації R₃ і регулювання R₅, конденсатор С₅ та селеновий випрямляч В₂. Обмотка зміщення W_зм увімкнена на клеми стабілізатора напруги Л черз опір температурної компенсації R₄ та опір настроювання R₁₁.

Обмотка W_кор, увімкнена на напругу постійного струму через опір R₁₀, називається коректуючою, тому що вона безпосередньо реагує на зміну підводимої напруги, або, що теж саме, вводить в закон регулювання сигнал, пропорційний величині збурюючої сили.

Обмотка зовнішнього від'ємного зворотнього зв'язку W_взз увімкнена паралельно опорам. М.р.с. цієї обмотки буде пропорційна величині струму, що протікає по УОД.

Система працює таким чином. Зміна відхилення напруги базується на порівнянні двох зустрічно направлених м.р.с. - м.р.с., що створюється обмоткою керування W_к, і м.р.с., що створюється обмоткою зміщення W_зм.

При номінальній напрузі результуюча м.р.с. підмагнічування МП дорівнює

F_p = F_~ + F_к + F_кор - F_зм - F_взз,

де F_~ - м.р.с. внутрішнього додатнього зворотнього зв'зку.

Рис. 5.1. Принципіальна електрична схема перетворювача ПО-750.

Вона діє згідно з F_к і зустрічно з F_зм.

Параметри системи обираються так, що F_зм > F_к (рис. 5.2). Робочою точкою магнітного підсилювача є точка А. При збільшенні напруги м.р.с. F_к зростає, і робоча точка МП зміщується вправо (точка Б, рис. 5.2). Струм в УОД, яка є навантаженням магнитного підсилювача, збільшується, внаслідок чого зменшується швидкість обертання, отже, і напруга генератора. При зменшенні напруги робоча точка МП зміститься вліво (точка В), що призведе до зростання швидкості обертання і зростанню напруги генератора.

Рис. 5.2. Характеристики магнітного підсилювача.

Таким чином, стабілізація напруги досягається за рахунок відповідної зміни швидкості обертання перетворювача.

М.р.с. коректуючої обмотки, F_кор, діє згідно з м.р.с. обмотки керування, F_к. Тому що коректуюча обмотка реагує безпосередньо на зміну підводимої напруги (збурюючу силу), то система регулювання напруги буде комбінованою (регулювання за відхиленням та збуренням), що суттєво підвищує точність стабілізації вихідної напруги при коливаннях напруги в мережі постійного струму. Опір R₁₀, увімкнений послідовно з обмоткою W_к, призначений для регулювання. Обмотка зовнішнього від’ємного зворотнього зв’зку служить для підвищення стійкості стабілізації напруги. Константанові опори R₈ і R₉ і мідний опір R₆ виконують роль температурної компенсації, а регульований опір R₄ використовується при настроюванні.

Обмотка управління W_к реагує не тільки на зміну величини напруги, але і частоти генератора завдяки послідовному вмиканню конденсатора С₅.

Наявність в ланцюзі обмотки управління вимірювального елемента за частотою трохи збільшує статичну помилку стабілізації напруги, але зате звужує діапазон зміни частоти. Конденсатор С₁, увімкнений паралельно обмотці УОД, служить для згладжування пульсацій випрямленого струму. Обмотка зміщення W_зм живиться стабілізованою напругою від лампового стабілізатора Л типу СГ-3с з потенціалом запалювання 127 В. Для підвищення напруги, необхідної для запалювання стабілітрона, використано подвоювач напруги, що складається з двох селенових випрямлячів В₃ і двох конденсаторів С₃ і С₄. Сталість напруги на зажимах обмотки зміщення при коливаннях напруги генератора досягається за рахунок зміни падіння напруги на баластному опорі R₁₂ при зміні струму, викликаній зміною напруги генератора.