Лаб_АЭП_6_ШИП-ДПТ_НВ

Лабораторная работа 6. Электропривод системы ШИП-ДПТ с НВ
Цель: Определить момент инерции электропривода методом свободного выбега.


Развитие силовой преобразовательной техники, прежде всего силовых транзисторов с изолированным затвором (IGBT), открыло широкие возможности создания регулируемых источников постоянного напряжения (тока).
Основные достоинства IGB-транзисторов:
– высокие параметры силовой цепи (напряжение до1500 В, ток до 500 А
с возможностью параллельной работы);
– малая мощность управления;
– высокая частота переключений – десятки кГц;
– модульная конструкция, объединяющая транзистор, быстродействующий обратный диод и элементы цепей управления и защиты.
Указанные достоинства делают эти приборы идеальными ключами, позволяющими с высокой частотой производить коммутацию электрических цепей.
Система ШИП-ДПТ на IGB-транзисторах для реверсивного электропривода приведена на рис. 1. В ней используются четыре транзисторных ключа VT1VT4, включенные по мостовой схеме. Якорь двигателя включен в диагональ моста. Протекание тока в цепи якоря в одном направлении происходит через транзисторные ключи VT1, VT2, в другом – через ключи VT3, VT4. Для обеспечения непрерывности протекания тока якоря служат обратные диоды VD1.VD4. Широтно-импульсное регулирование напряжения на якоре двигателя в данной схеме может производиться формированием управляющих напряжений каждого из ключей несколькими способами.
При несимметричном управлении (рис. 2,а), постоянно открыт ключ VT1, а ключ VT4 закрыт. Якорь двигателя в течение времени t1 подключен на полное напряжение U ключом VT2, а в течение времени t2 ключ VT2 закрывается, включается ключ VT3, напряжение снимается. Реактивный ток замыкается через диод VD3. На якоре формируются однополярные импульсы напряжения UЯ. Изменение полярности импульсов напряжения на якоре достигается при постоянно открытом ключе VT3 и постоянно закрытом ключе VT2. При несимметричном управлении возникает режим прерывистого тока.
При симметричном управлении (рис. 2,б) реализуется одновременное управление двумя диагонально расположенными ключами VT1 и VT2, а затем VT3 и VT4. В течение времени t1 включены ключи VT1, VT2, а в течение времени t2 = ТК – t1 включены VT3, VT4. При t1= t2 (
· = 0,5) среднее напряжение на якоре UЯ = 0, при t1 > t2 (
· > 0,5) напряжение UЯ > 0, при t1 < t2 – (
· < 0.5), UЯ < 0. За время каждого периода заданной тактовой частоты на якорь двигателя подается двухполярное напряжение UЯ. В результате обеспечивается плавное регулирование среднего напряжения на якоре – U < UСР < U без зоны нечувствительности при
· = 0,5 по закону UСР = (2·
·–1)·U.

Рисунок 1. Схема включения системы ШИП-ДПТ с НВ.

а) б)
Рисунок 2. Диаграммы напряжений: а) алгоритм управления – несимметричный;
б) алгоритм управления – симметричный.


Определение момента инерции электропривода методом свободного выбега.

Характер движения электропривода в переходных процессах исследуется при помощи решения уравнения движения:
13 EMBED Equation.3 1415,
Момент инерции электропривода определяется выражением
13 EMBED Equation.3 1415
Для практических расчетов уравнение движения электропривода удобно представить в следующем виде:
13 EMBED Equation.3 1415,
где
· – частота вращения [рад/с].
Знание величины момента инерции электропривода (или махового момента) необходимо для определения электромеханической постоянной времени Тм. Физический смысл Тм – время за которое электропривод без нагрузки разгонится из неподвижного состояния до скорости холостого хода под действием момента короткого замыкания. Значение Тм можно рассчитать по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415,
где
·0 – скорость идеального холостого хода [рад/с].
В ситуации, когда момент инерции (маховый момент) электропривода неизвестен. Он должен быть определен экспериментально по одной из следующих методик: метод крутильных колебаний, метод маятниковых колебаний, метод падающего груза, метод свободного выбега. Выбор метода зависит от условий проведения эксперимента, наличия оборудования, приборов, возможности разборки двигателя и т.д.
Рассмотрим более подробно метод свободного выбега.
При отключении двигателя от источника питания ротор двигателя и соединенный с ним механизм за счет накопленной кинетической энергии продолжают вращаться. Из-за потерь на трение частота вращения падает. В рассматриваемых условиях мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, равна уменьшению во времени кинетической энергии электропривода:
13 EMBED Equation.3 1415.
Следовательно, момент инерции может быть выражен:
13 EMBED Equation.3 1415,
где Р0 – потери холостого хода [Вт].
Таким образом, чтобы определить момент инерции электропривода, необходимо снять кривую самоторможения и определить потери холостого хода при произвольной частоте вращения
·. На рисунке 3 поясняется процедура определения величины поднормали 13 EMBED Equation.3 1415.

Рисунок 3. Кривая самоторможения двигателя
·=f(t).

Определение момента инерции (махового момента) электропривода с использованием кривой выбега
· = f(t).
Уравнение движения электропривода в переходном процессе выражается как
13 EMBED Equation.3 1415
В момент отключения двигателя от сети его М = 0 и момент сопротивления электропривода уравновешивается динамическим моментом: МС = -МJ. Следовательно, для момента инерции (махового момента) можно записать:
13 EMBED Equation.3 1415

Отношение 13 EMBED Equation.3 1415определяется из кривой выбега как показано на рисунке 4, момент сопротивления МС вычисляется из условия установившегося режима работы электропривода (М = МС),
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - электромагнитная мощность двигателя [Вт]; 13 EMBED Equation.3 1415- полная электрическая мощность, подводимая к двигателю [Вт]; 13 EMBED Equation.3 1415 - сопротивление якоря [Ом]; 13 EMBED Equation.3 1415 - номинальное сопротивление двигателя [Ом]; 13 EMBED Equation.3 1415 - номинальный КПД двигателя; PН – номинальная мощность двигателя [Вт].


Рисунок 4. К определению отношения 13 EMBED Equation.3 1415

Описание экспериментального оборудования

Код
Наименование оборудования
Технические характеристики

386
Электропривод постоянного тока
Uн – 24 В
Рн – 2,47 Вт
Мн – 3 мНм
Мп – 10,7 мНм
n0 – 8800 об/мин
Коэф. ЭДС тахоген. – 1,5 мВ/об/мин


Широтно-импульсный преобразователь



Источник питания постоянного тока Б5-48



Осциллограф C1 – 220



Мультиметр MasTech MY62




Ход работы

Построение регулировочной характеристики при несимметричном алгоритме управления транзисторами ШИП

k
I, ma
w, рад/сек

0,1
5
50

0,2
5
80

0,3
5
100

0,4
5
140

0,5
5
160

0,6
5
190

0,7
5
205

0,8
5
235

0,9
6
260

1
6
290



Построение регулировочной характеристики при симметричном алгоритме управления транзисторами ШИП

k
I, ma
w, рад/сек

0
-6
-300

0,1
-6
-225

0,2
-5
-150

0,3
-5
-100

0,4
-7
-50

0,5
5
0

0,6
5
50

0,7
5
100

0,8
6
160

0,9
6
235

1
7
300




Определение момента инерции электропривода.

k
Utg,v
w
Iякоря,ма
U, v

0,45
1,2
84
5
2,71

J(н*м)=
263,3661972


Вывод: мы определили момент инерции электропривода методом свободного выбега - 263,37 н*м.
Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 8677437
    Размер файла: 637 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий