POLITECHNIKA SWIETOKRZYSKA KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI |
|||
LABORATORIUM NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO I AUTOMATYKI NAPĘDU |
|||
Ćwiczenie nr 3 Temat: Tyrystorowy napęd prądu stałego z silnikiem obcowzbudnym - układ otwarty
|
Specjalność: EiEP Grupa 405 Zespół 2:
1.Durdyń Piotr 2.Rachuna Łukasz 3.Sztandera Robert 4.Śliwiński Kamil |
||
Data wykonania ćwiczenia 15.10.2009 |
Data oddania sprawozdania 22.10.2009 |
Ocena: |
|
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem tyrystorowego napęd prądu stałego do zasilania silnika obcowzbudnego w układzie otwartym
Program ćwiczenia
Zapoznanie się z regulacją prędkości kątowej w tyrystorowym napędzie prądu stałego.
Wyznaczenie podstawowych parametrów obcowzbudnego silnika prądu stałego.
Wyznaczenie rodziny charakterystyk elektromechanicznych tyrystorowego układu napędowego.
|Uster=const
Wyznaczenie rodziny charakterystyk elektromechanicznych tyrystorowego układu napędowego przy stabilizacji prędkości.
|ω=const
3. Schemat badanego układu:
4. Realizacja ćwiczenia:
Dane znamionowe maszyn:
Silnik prądu stałego:
PN = 5,5k W
UN = 220 V
IN = 30,7 A
nN = 600 obr/min
Wyliczone parametry silnika:
sprawność znamionowa:
prędkość kątowa dla wartości znamionowych:
rezystancja twornika:
stała silnika:
Podstawowe wzory i obliczenia przy przewodzeniu impulsowym:
ze wzoru otrzymujemy, że :
,
dla prędkości znamionowej nN obliczamy kąt
:
stąd otrzymujemy:
Ud=UN=230V
Analiza wyników pomiarowych:
Tabela 1
Uster |
US |
UPT |
IS |
n |
|
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[obr/min] |
[rad/s] |
[°] |
6,5 |
220 |
26 |
1,8 |
650 |
68 |
31,3 |
6,1 |
205 |
25 |
1,8 |
625 |
65,5 |
37,2 |
5,7 |
190 |
23 |
1,8 |
575 |
60 |
42,4 |
5,5 |
175 |
21,5 |
1,6 |
538 |
56,5 |
47 |
5,1 |
160 |
19,5 |
1,6 |
488 |
51 |
51,6 |
4,8 |
145 |
17,5 |
1,6 |
438 |
46 |
55,7 |
4,5 |
130 |
16 |
1,6 |
400 |
42 |
60 |
4,3 |
115 |
14,5 |
1,5 |
363 |
38 |
63,5 |
4,0 |
100 |
12 |
1,5 |
300 |
31,5 |
67 |
3,8 |
85 |
11 |
1,5 |
275 |
29 |
70,7 |
3,5 |
70 |
9,5 |
1,5 |
238 |
25 |
74,2 |
3,2 |
55 |
7 |
1,5 |
175 |
18 |
77,7 |
2,95 |
40 |
5,5 |
1,5 |
138 |
15 |
81 |
2,6 |
25 |
3,5 |
1,5 |
88 |
9 |
84,4 |
2,2 |
10 |
2 |
1,4 |
50 |
5 |
87,8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
90 |
Charakterystyka prędkości kątowej ω w funkcji kąta
wysterowania tyrystorów
4.1 Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych dla Ust=6V, 5V, 4V
Pomiar ch-ki dla Ust=6V (Tabela 2):
L.p. |
UZ |
US |
UPT |
Ist |
n |
ω |
Mst |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[obr/min] |
[rad/s] |
[N*m] |
1 |
140 |
125 |
12,5 |
28 |
700 |
5 |
88,8 |
2 |
140 |
125 |
13 |
24 |
600 |
18 |
76,1 |
3 |
140 |
125 |
13,5 |
21 |
525 |
26 |
66,5 |
4 |
140 |
125 |
14 |
18 |
450 |
34 |
57,1 |
5 |
140 |
130 |
14,2 |
15 |
375 |
39 |
47,6 |
6 |
140 |
130 |
14,5 |
13 |
325 |
47 |
41,2 |
7 |
140 |
130 |
14,8 |
10 |
250 |
55 |
31,7 |
8 |
156 |
130 |
15,4 |
7 |
175 |
63 |
22,2 |
9 |
210 |
200 |
24 |
2 |
50 |
73 |
6,3 |
US - napięcie silnika
UPT - napięcie prądnicy
UZ - napięcie zasilania
αZ - kąt załączenia
n - prędkość obrotowa
ω - prędkość kątowa
Pomiar ch-ki dla Uster=5V (Tabela 3):
L.p. |
UZ |
US |
UPT |
Ist |
n |
ω |
Mst |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[obr/min] |
[rad/s] |
[N*m] |
1 |
100 |
90 |
9 |
20 |
500 |
5 |
63,4 |
2 |
100 |
90 |
9,4 |
18 |
450 |
10 |
57,1 |
3 |
100 |
90 |
9,5 |
15 |
375 |
16 |
47,6 |
4 |
100 |
90 |
10 |
13 |
325 |
24 |
41,2 |
5 |
100 |
90 |
10,2 |
11 |
275 |
29 |
34,9 |
6 |
100 |
90 |
10,4 |
9 |
225 |
34 |
28,5 |
7 |
100 |
94 |
10,9 |
6 |
150 |
39 |
19,0 |
8 |
115 |
110 |
12,6 |
4 |
100 |
47 |
12,7 |
9 |
156 |
150 |
18 |
2 |
50 |
52 |
6,3 |
Pomiar ch-ki dla Uster=4V (Tabela 4):
L.p. |
UZ |
US |
UPT |
Ist |
n |
ω |
Mst |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[obr/min] |
[rad/s] |
[N*m] |
1 |
65 |
55 |
6,3 |
10 |
250 |
5 |
31,7 |
2 |
65 |
56 |
6,4 |
9 |
225 |
10 |
28,5 |
3 |
66 |
58 |
6,5 |
8 |
200 |
14 |
25,4 |
4 |
66 |
58 |
6,6 |
7 |
175 |
18 |
22,2 |
5 |
67 |
59 |
6,7 |
5,5 |
138 |
21 |
17,4 |
6 |
71 |
60 |
7 |
4 |
100 |
24 |
12,7 |
7 |
100 |
90 |
11,5 |
2 |
50 |
26 |
6,3 |
Charakterystyka prędkości kątowej ω w funkcji momentu Mst przy stałym napięciu Uster
Charakterystyka napięcia Us w funkcji momentu Mst przy stałym napięciu Uster
Przykładowe obliczenia dla powyższych wyników zawartych w tabeli nr4 dla Ust=const.:
Wyznaczenie charakterystyk elektromechanicznych przy stabilizacji prędkości dla UPT=24V, 20V.
Pomiar ch-ki dla UPT=24V (Tabela 5) :
L.p. |
UZ |
US |
Uster |
IS |
Mst |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[N*m] |
1 |
226 |
218 |
7,4 |
25 |
79,25 |
2 |
220 |
215 |
7,5 |
21,5 |
68,15 |
3 |
220 |
213 |
7,6 |
17,5 |
55,47 |
4 |
220 |
210 |
7,7 |
15,5 |
49,14 |
5 |
220 |
210 |
7,6 |
13 |
41,21 |
6 |
205 |
195 |
6,1 |
2,5 |
7,9 |
Pomiar ch-ki dla UPT=20V (Tabela 6):
L.p. |
UZ |
US |
Uster |
IS |
Mst |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[N*m] |
1 |
190 |
180 |
6,9 |
18 |
57 |
2 |
185 |
175 |
6,9 |
14 |
44,4 |
3 |
185 |
175 |
7,0 |
13 |
41,2 |
4 |
182 |
172 |
6,9 |
10,5 |
33,28 |
5 |
180 |
170 |
6,8 |
8 |
25,36 |
Charakterystyka napięcia Uster w funkcji momentu Mst przy stałej prędkości kątowej ω
Charakterystyka napięcia Us w funkcji momentu Mst przy stałej prędkości kątowej ω
Wnioski
W powyższym ćwiczeniu zastosowaliśmy prostownik 3-fazowy 3-pulsowy sterowany w układzie gwiazdowym w wyniku czego uzyskiwaliśmy na wyjściu napięcie stałe o wartości średniej w zakresie od 0 do Uśr napięcia sieci zasilającej. Zmianę napięcia dokonywaliśmy poprzez zmianę kąta załączenia tyrystorów w zakresie od 0° do 90°. Znamionowe napięcie zasilające silnik otrzymaliśmy dla kąta wysterowania tyrystorów równego 31,27°.
Z wyznaczonych charakterystyki ω=f(α) widzimy, że wraz ze wzrostem kąta wysterowania tyrystorów wartość średnia prądu wyprostowanego malej w skutek czego prędkość obrotowa też maleje.
Widzimy także, że wraz ze wzrostem prądu prądnicy obciążającej silnika ( a tym samym zwiększeniu momentu obciążenia) prędkość obrotowa maleje.
Charakterystyki Uster=f(Mst) i Us=f(Mst) obrazują nam zależność napięcia sterującego i napięcia zasilania w funkcji momentu na podstawie których możemy stwierdzić że wraz ze spadkiem prędkości obrotowej należy zwiększyć napięcie zasilające, co oznacza zwiększenie napięcia wysterowania tyrystorów. Napędy prądu stałego z przekształtnikami tyrystorowymi, przy zastosowaniu odpowiedniego układu regulacji, umożliwiają uzyskanie płynnej regulacji prędkości i innych wymaganych w układzie napędowym wielkości jak np. momentu obrotowego. Układ regulacji umożliwia odpowiednie kształtowanie charakterystyk mechanicznych silnika