УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Электропривод и Автоматика
методические УКАЗАНИЯ по выполнению
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №2
Исследование схем релейно-контакторного управления в функции скорости и времени.
специальность 2"Техническое обслуживание технического оборудования и средств робототехники в автоматизированном производстве"
специализация 2"Эксплуатация и наладка электронных систем управления в автоматическом производстве"
Разработчик преподаватель
___________________
Обсуждено и одобрено на заседании
цикловой комиссии
. ________________________________
________________________________
________№___
______________________
Гомель, 2010
Лабораторная работа №2
Исследование схем релейно-контакторного управления в функции скорости и времени.
Цель работы:
Изучить основные принципы управления электроприводами в функции времени и скорости. Получить практические навыки по сборке схем управления электроприводами на универсальном лабораторном стенде " Автоматизированное управление электроприводом ".Порядок выполнения работы:
Изучить краткие теоретические сведения об релейно-контакторных аппаратах позволяющих обеспечивать управление электроприводом в функции скорости и времени. Произвести необходимые расчёты. Собрать схему релейно-контакторного управления двигателем постоянного тока в функции времени. Собрать схему релейно-контакторного управления торможением противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в функции скорости. Оформить отчет по лабораторной работе и сделать выводы.Порядок проведения опытных исследований:
Проверить отключен ли стенд от питающей сети, а так же проверить отключены ли все тумблеры на стенде. Проверить наличие напряжения на корпусе стенда. Приступать к сборке схемы релейно-контакторного управления в функции времени. (Рисунок 2.1). Показать, для проверки, схему преподавателю. Подать напряжение в цепь электродвигателя (S9). Запустить схему нажатием кнопки S11. После выполнения заданной функции отключить схему нажатием кнопки S10. Описать процессы, происходящие в схеме. Отключить стенд. Вернуть все тумблеры в положение в отключено. Разобрать схему. Собрать схему релейно-контакторного управления торможением противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в функции скорости. (Рисунок 2.2.) Подать напряжение в цепь электродвигателя (S4). Подать напряжение в цепь управления(S5) Запустить схему нажатием кнопки S6. После разгона двигателя нажать кнопку стоп S7. Описать процессы, происходящие в схеме. Отключить стенд. Вернуть все тумблеры в положение в отключено. Разобрать схему. |
Рисунок 2.1. – Схема управления пуском ДПТ в функции времени.
Рисунок 2.2. – Схема управления торможением АД с КЗ ротором в функции скорости.
Краткие теоретические сведения
Пуск двигателя постоянного тока в функции времени.
К пуску двигателя предъявляются два основных требования:
обеспечить необходимый для трогания с места и разгона якоря вращающий момент и не допустить при пуске протекания через якорь большого тока, опасного для двигателя. Практически возможны три способа пуска: прямой пуск, пуск при включении реостата в цепь якоря и пуск при пониженном напряжении в цепи якоря.
При прямом пуске цепь якоря включается сразу на полное напряжение. Так как в первый момент пуска якорь неподвижен (n = 0), то
противо-ЭДС отсутствует (Епр. = Се* n*Ф). Тогда следует, что пусковой ток якоря
Iяп = Uя/Rя.
Так как для двигателей большой мощности Rя = О,02... 1,1Ом, то Iяп = (50...100)Iн, что недопустимо. Поэтому прямой пуск возможен только у двигателей малой мощности, у которых Iяп £ (4...6)Iн и разгон двигателя длится менее 1с.
Пуск при включении пускового реостата Rп последовательно с
якорем обеспечивает пусковой ток, равный:
Uя
I`яп = .
Rя + Rп
Сопротивление Rп = U/Iяп - Rя выбирают таким, чтобы в начальный момент пуска, когда Епр = 0, Iяп = (1,4 ... 2,5)Iн. По мере
разгона якоря возрастает Епр, сопротивление реостата выводится.
Пуск с ограниченным пусковым током возможен при питании якоря двигателя от отдельного источника с регулируемым напряжением. Ограничение пускового тока и плавный разгон двигателя обеспечиваются постепенным повышением напряжения на якоре от нуля до требуемого значения. Этот метод находит применение в системах управления и регулирования мощных двигателей постоянного тока.
Автоматизация пускового процесса значительно облегчает управление электродвигателями, устраняет возможные ошибки при пуске
и ведет к повышению производительности механизмов, особенно при
повторно-кратковременном режиме работы.
На рис. 1.1. изображена пусковая диаграмма двигателя с тремя
ступенями пускового реостата, построенная из условий изменения тока в определенных заданных пределах от I1 до I2. Пуск двигателя
согласно этой диаграмме может быть произведен от руки или автоматически. Если пуск производится с помощью ручного реостата, то переключение сопротивлений производится с ориентировкой на показания амперметра и вольтметра в цепи якоря.
 |
Рисунок. 1.1.
Автоматическое управление позволяет более точно выдержать заданные условия пуска и освобождает человека от выполнения утомительных операций.
Из рассмотрения диаграмм на рис. 2.3. следует, что выключение
ступеней сопротивления должно происходить при определенной угловой скорости двигателя (wI = p*n/30), определенной величине тока I2 и через определенные промежутки времени (t1, t2, t3). Очевидно, что управление пуском может быть осуществлено:
а) в функции тока;
б) в функции скорости;
в) в функции времени.
Диаграммы, приведенные на рис. 2.4. иллюстрируют процесс пуска при ступенчатом управлении, осуществляемом при помощи релейно-контакторных аппаратов в схемах так называемого разомкнутого цикла
управления.
Сопротивления ступеней пускового реостата рассчитываются в следующем порядке:
1.
 |
По паспортным данным ДПТ строится зависимость
Се*Ф – можно определить из приведенного выражения в номинальном режиме и Rя = Uя/Iяп.
2. Задаются пределы изменения тока якоря при пуске: I1 =1.4-2.5* Iян, 1.1* Iян <I2 < I1. Следует учитывать, что при уменьшении разницы I1 и I2 число ступеней реостата возрастает и при неизменном I1 увеличивается темп разгона двигателя. При увеличении разницы I1 и I2 и неизменном I1 число ступеней и темп разгона уменьшаются.
3. Графическим способом определяют необходимое число ступеней пускового реостата рис.1.2. Выполняя эту процедуру не стоит добавлять лишнюю ступень реостата если при переходе на естественную характеристику с последней ступени ток якоря ДПТ незначительно превышает I1.
n
 |
nн
n2
n1
Iян I2 I1 Iя
Рисунок 2.4.
4.
 |  |
Определяют суммарное сопротивление пускового реостата
5.
 |
Определяют частоту вращения ДПТ при токе I2 и полностью введенном сопротивлении пускового реостата
6.
 |
Определяют сопротивление первой ступени пускового реостата. Для этого вычисляют сопротивление пускового реостата при выведенной первой ступени из условия n=n2, Iя=I1:
тогда сопротивление первой ступени реостата
 |
Аналогично определяют сопротивления следующих ступеней.
При управлении ступенями реостата в функции времени требуется определить необходимые выдержки времени реле. Определим их из уравнений электромеханического равновесия системы, считая что процессы в цепи якоря происходят за пренебрежимо малое время по сравнению с механическими:
 |
Здесь C-конструктивная постоянная, J- момент инерции системы, Мс-статический момент,R – полное сопротивление якорной цепи.
 |
Выразив i из второго уравнения и заменив
Получим:
 |
Решение этого уравнения, учитывая что для t=0 w=wнач, имеет вид:
 |
Зависимость тока в цепи якоря от времени можно определить из условия механического равновесия:
Ic-ток якоря при Мс.
Подставив в последнее уравнение выражение (4) для начальных условий t=0, I=Iнач получим:
 |
В процессе многоступенчатого пуска ток якоря двигателя колеблется в пределах от I1 до I2. Поэтому :
 |
где tx –время, в течение которого ток двигателя изменяется от I1 до I2, Tмx – электромеханическая постоянная времени для той же ступени (выражение (4)).
 |
Решая последнее уравнение относительно времени разгона, находим
Для автоматизации пуска ДПТ в функции времени могут быть применены электромагнитное реле времени либо электронные реле времени.
Торможение асинхронного двигателя в функции скорости.
Под автоматическим управлением в функции скорости понимается автоматическое управление скоростью двигателей в заданных режимах (например, контроль остановки электродвигателей при торможении их методом противовключения и т. д.).
Основным аппаратом, применяемым в схемах автоматического управления скоростью, является реле контроля скорости(РКС).
Контрольные вопросы
1. Рассказать общие принципы расчёта добавочных сопротивлений для ДПТ?
2. Каким образом система управления определяет момент переключения добавочных сопротивлений?
3. Что такое РКС, рассказать принцип его работы?
4. Рассказать устройство электромагнитного реле времени?
5. В чём заключается суть метода торможения двигателя противовключением?
6. Каким образом можно заменить в первоё схеме функцию времени функцией скорости?
