Politechnika Śląska w Gliwicach 28.05.2010 r
Wydział Elektryczny
Kierunek Elektrotechnika
Semestr VI
LABORATORIUM
AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
Temat:
Regulacja prędkości obrotowej.
Grupa EE, Sekcja 1:
Michał Ciemięga
Przemysław Chabinowski
Sławomir Bieroński
Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie ma na celu porównanie właściwości statycznych i dynamicznych układu stabilizacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego przy zmianach wartości zadanej i zmianach obciążenia. Zapoznanie się z działaniem układów regulacji ze sprzężeniem od zakłócenia i od wielkości regulowanej.
Przebieg ćwiczenia:
Pierwszym krokiem ćwiczenia jaki wykonaliśmy były pomiary statyczne. Mierzyliśmy wielkości potrzebne do wyznaczenia charakterystyki n = f ( I2 ) przy stałym napięciu zasilania Us. Wyniki zapisaliśmy w tabeli.
W kolejnym kroku ćwiczenia wykonaliśmy pomiary dynamiczne dla układów regulacji ze sprzężeniem od zakłóceń oraz od wielkości wyjściowej. Wyniki pomiarów zapisaliśmy w postaci zrzutów ekranu.
Wyniki:
Pomiary statyczne:
Uz = 3,24 V
L.p. |
n |
I2 |
Us |
URN |
kw |
RN |
|
obr/min. |
mA |
V |
V |
- |
Ω |
1 |
1050 |
502 |
6,48 |
0,411 |
2 |
0 |
2 |
1223 |
370 |
6,48 |
0,305 |
2 |
2 |
3 |
1474 |
208 |
6,48 |
0,17 |
2 |
9 |
4 |
1745 |
5 |
6,48 |
0,005 |
2 |
Wył. |
Uz = 3,06 V
L.p. |
n |
I2 |
Us |
URN |
kw |
RN |
|
obr/min. |
mA |
V |
V |
- |
Ω |
1 |
1003 |
458 |
6,12 |
0,38 |
2 |
0 |
2 |
1157 |
342 |
6,12 |
0,282 |
2 |
2 |
3 |
1340 |
210 |
6,12 |
0,173 |
2 |
7 |
4 |
1612 |
6 |
6,12 |
0,004 |
2 |
Wył. |
Uz = 2,88 V
L.p. |
n |
I2 |
Us |
URN |
kw |
RN |
|
obr/min. |
mA |
V |
V |
- |
Ω |
9 |
934 |
405 |
5,76 |
0,333 |
2 |
0 |
10 |
1055 |
308 |
5,76 |
0,254 |
2 |
2 |
11 |
1249 |
165 |
5,76 |
0,138 |
2 |
9 |
12 |
1471 |
5 |
5,76 |
0,005 |
2 |
Wył. |
Za pomocą pomiarów zapisanych w tabeli możemy wyznaczyć charakterystykę n = f ( I2 ) przy zadanych wartościach Us = 6,48 V, Us = 6,12 V, Us = 5,76 V.
Wykorzystując powyższą charakterystykę, z której graficznie wyznaczyliśmy odpowiednie wartości ΔI2, ΔUs oraz obliczyliśmy wartości wzmocnienia kr ze wzoru:
gdzie:
RN2 = 0,5 Ω ; kw = 2
L.p. |
ΔUs |
ΔI2 |
kr |
|
V |
mA |
- |
1 |
0,36 |
90 |
4,00 |
2 |
0,36 |
105 |
3,42 |
3 |
0,72 |
195 |
3,69 |
Pomiary dynamiczne:
Układ regulacji ze sprzężeniem od zakłóceń:
- Rozruch bez obciążenia ( bieg jałowy ) - wykres prędkości obrotowej n:
- Skok obciążenia dla kr = 4 ( za duża wartość ) , kw = 2 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 2 ( dobrane prawidłowo ) , kw = 2 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 1 ( za mała wartość ) , kw = 2 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 2,3 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 1 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 1,5 , Uz = 2,52 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 2 , Uz = 3 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 2 , Uz = 2,04 V
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 2 , Uz = 2,52 V , RN = 2 Ω
- Skok obciążenia dla kr = 2, kw = 2 , Uz = 2,52 V , RN = 9 Ω
Układ regulacji ze sprzężeniem od wartości wyjściowej:
- Rozruch bez obciążenia ( bieg jałowy ) , kw = 2
- praca silnika pod obciążeniem , kw = 2
- praca silnika pod obciążeniem , kw = 1
- praca silnika pod obciążeniem , kw = 4
- praca silnika pod obciążeniem , kw = 10
Wnioski:
Wartość wzmocnienia kr wyznaczonego graficznie równa jest wartości ustawionej za pomocą programu sterującego. Wnioskujemy z tego, że wzór wykorzystany do obliczenia analitycznego jest prawidłowy.
Podczas rozruchu silnika zauważyliśmy, że silnik przy około dwukrotnie większym napięciu zasilania potrzebował 4 - krotnie krótszego czasu do uzyskania ustalonej prędkości.
Po przeprowadzonym badaniu układu regulacji ze sprzężeniem od zakłócenia możemy stwierdzić, że wzmocnienie kr wpływa w znacznym stopniu na wartość prędkości tzn. gdy kr było zbyt duże prędkość wzrastała, przy kr zbyt małym prędkość spadała. Prawidłowo dobrana wartość parametru kr wynosi około 2 przy której po skoku obciążenia prędkość silnika nie uległa zmianie. Wzmocnienie kw , napięcie zasilania Uz jak również rezystancja RN w bardzo niewielkim stopniu wpływają na zmianę prędkości.
Układ regulacji ze sprzężeniem od wielkości wyjściowej jest mniej precyzyjny co do określenia zmian prędkości silnika po skoku obciążenia. Po skoku obciążenia prędkość spadała w niewielkim stopniu. Przy różnych wartościach wzmocnienia kw wartość spadku prędkości obrotowej silnika nie zmieniła się.