Skład grupy : 1-Bogusław Żukowski 2-Krzysztof Szczeciak 3-Abdrzej Kamiński 4-Arkadiusz Galant 5-Marcin Wysocki	Studia dzienne Rok 3 Semestr 6 Rok akademicki 1997/98
LABORATORIUM NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO
Grupa 1 Piątek 9^15	Temat: Badanie silnika obcowzbudnego prądu stałego	OCENA :
Data ćwiczenia : 1998-02-27	zasilanego z nawrotnego prostownika sterowanego.	PODPIS :

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i właściwościami regulacyjnymi układu napędowego z silnikiem obcowzbudnym prądu stałego , zasilanego z tyrystorowego prostownika nawrotnego , oraz wyznaczenie charakterystyk mechanicznych i regulacyjnych układu.

Przedmiot badań:

Przedmiotem badań jest silnik obcowzbudny prądu stałego - PZBb

Numer fabryczny : 467008

Moc znamionowa : 1,5 [kW]

Napięcie znamionowe : 220 [V]

Częstotliwość : 50 [Hz]

Znamionowy prąd twornika : 8,7 [A]

Znamionowy prąd wzbudzenia : 0,4 [A]

Prędkość obrotowa znamionowa : 1450 [obr/min]

Przebieg ćwiczenia:

1) Zapoznanie się z budową i układem sterowania nawrotnego prostownika tyrystorowego

2) Pomiary statycznych charakterystyk elektromechanicznych :

a) , podczas biegu jałowego , czyli

przy , obciążeniu rezystancją - dla trzech różnych wartości prędkości obrotowej oraz napięć twornika , z tym że , dwie wartości dla jednego kierunku wirowania , a pozostała trzecia dla wirowania w przeciwnym kierunku.

Schemat układu pomiarowego przedstawiam na rysunku 1 (załącznik 1). Układy napędowy z nawrotnym prostownikiem sterowanym pracuje w zamkniętym układzie regulacji automatycznej , z ujemnym sprzężeniem prędkościowym oraz z ograniczeniem prądowym.

Tabele i obliczenia :

a) Pomiar

Charakterystyka elektromechaniczna , biegu jałowego , czyli

Pomiar

Napięcie twornika U = 200 [V]

Prędkość obrotowa = 1450 [obr/min]

Napięcie twornika U = 140 [V]

Prędkość obrotowa = 1000 [obr/min]

Napięcie twornika U = -180 [V]

Prędkość obrotowa = -1250 [obr/min]

Sposób przeliczenia obr/min na rad/s :

1 obrót - 2π

1450 - X na przykład :

Przeliczanie prądu twornika z działek na ampery

Charakterystyka elektromechaniczna przy ,

Wnioski :

Współczesne układy napędowe wymagają często dokładnej regulacji prędkości kątowej lub momentu obrotowego w szerokich granicach.

W układach napędowych prądu stałego najbardziej korzystna jest regulacja przez zmianę napięcia twornika. Dotychczas stosowano układy Leonarda lub wzmacniacze magnetyczne , obecnie stosuje się układy półprzewodnikowe zawierające - tyrystory i tranzystory mocy. Układy te mają wiele zalet:

-dużą dokładność oraz płynny i szeroki zakres regulacji prędkości kątowej,

-małe stałe czasowe układu regulacji oraz małe gabaryty i niewielką masę,

-mała moc sterowania

-dużą sprawność układu, trwałość , ekonomiczność ( małe koszta użytkowania i konserwacji )

Układy z prostownikami sterowanymi mają również wady :

-mały współczynnik mocy przy dużym kącie wysterowania tyrystorów,

-istnienie pulsacji prądu i napięcia wyprostowanego , co wymaga stosowania urządzeń wygładzających,

-małą przeciążalność prądową i napięciową przekształtnika,

-przy realizowaniu szybko działających układów nawrotnych konieczne jest stosowanie dwóch przekształtników,

-wprowadzenie wyższych harmonicznych do sieci zasilającej ( generacja zakłóceń ).

Prostowniki sterowane umożliwiają hamowanie odzyskowe silnika obcowzbudnego oraz rozruch przez zmianę napięcia twornika. Od prostowników tyrystorowych , zasilających układy napędowe prądu stałego wymaga się zwykle zapewnienia następujących parametrów:

a) wartość średnia napięcia wyprostowanego Ud nie powinna zależeć od zmian napięcia sieci zasilającej oraz od zmian i charakteru obciążenia,

b) układ sterowania powinien zapewniać stałą wartość prądu , niezależnie od zmian wartości napięcia zasilającego i obciążenia , w stanie ustalonym oraz podczas rozruchu i hamowania.

Zmianę wartości napięcia na wyjściu prostownika uzyskuje się przez zmianę kąta wysterowania α tyrystora. W razie braku indukcyjności w obwodzie głównym graniczna wartość kąta wysterowania zaworu wynosi α_k = 60^o. Dla kątów wysterowania α > α_k płynie w obwodzie prąd przerywany. Tętniący charakter prądu wyprostowanego ma ujemny wpływ na pracę silnika. Tętnienia powodują wahania momentu obrotowego silnika oraz straty na prądy wirowe. Dlatego włącza się w obwód silnika dodatkową indukcyjność ( dławik ) , która powoduje zmniejszenie tętnień oraz ciągłe przewodzenie prądów dla kąta α > α_k .

Przewodzenie tyrystorów w jednym kierunku stwarza konieczność wykonania układu rewersyjnego w napędach , w których wymagana jest zmiana kierunku wirowania. Nawrót silnika w układach z prostownikami sterowanymi może być realizowany jedną z trzech metod przez zmianę:

kierunku strumienia biegunów głównych,

biegunowości napięcia twornika , w wyniku przełączenia układu zasilania

biegunowości napięcia wyjściowego twornika , przy wykorzystaniu dwóch układów prostowników sterowanych

Układ ze zmianą biegunowości napięcia twornika pozwala na skrócenie czasu nawrotu , jednak nie mniej niż o 0,1s. Wynika on z konieczności dokonania odpowiednich czynności w układzie , między innymi zwiększenia kąta wysterowania tyrystorów α a więc zmniejszenia wartości średniej napięcia wyprostowanego. W przypadku napędu , od którego wymaga się bardzo szybkiego czasu nawrotu lub szybkiego przejścia z pracy silnikowej na hamowanie , przy tym samym kierunku wirowania , twornik silnika zasila się z układu dwóch przekształtników , z których każdy ma inną polaryzację napięcia. Jeden z prostowników zasila silnik , drugi zaś jest wyłączony lub przygotowany do pracy inwertorowej. Warunkiem uzyskania pracy inwertorowej jest zapewnienie ( pod wpływem SEM twornika ) przepływu prądu w obwodzie twornika zgodnie z kierunkiem przewodzenia zaworów przekształtnika. Uzyskuje się zwrot energii do sieci.

---