tmm-lab

- 23 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ЗНІМАННЯ СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДУ

З ПРУЖНОЮ ТА ДИНАМІЧНОЮ В’ЯЗЗЮ

Кафедра теоретичної і прикладної механіки

- 24 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Мета роботи: знімання статичних характеристик асинхронного двигуна А041-4 та індукційної муфти ковзання і співставлення їх з теоретичними залежностями.

Обладнання та інструмент: привод з пружною та динамічною в’яззю, мікрокалькулятор.

Залежність моменту, що виникає на валу двигуна, або що передається індукційною муфтою ковзання (ІМС), від кутової швидкості – це статична характеристика.

Найбільш зручно користуватись характеристикою в безрозмірному вигляді. Аппроксимувати статичні характеристики двигуна та ІМС зручно залежностями, одержаними з узагальненої асинхронної машини:

M

=

2 (1 + q)

.

(1)

β

M K

S

S

K

β

+

+ 2 q

S

SK

Для асинхронного двигуна ця залежність буде

M

Д

=

2

,

(2)

M

S Д

S

ДK

+

ДK

S ДK

S Д

де для двигуна А041-4:

критичний момент:

M ДK = 24,8Нм,

критичне ковзання: S ДK = 0,37 .

Ковзання двигуна (відносна кутова швидкість ротора двигуна відносно синхронної кутової швидкості) визначається залежністю

S		=	ω0	− ω Д	=	n0	− n Д	,	(3)
	Д
				ω0			n0
де		ω0		та n0		–	синхронна кутова		швидкість та число обертів
(n0 = 1500об хв), ωД						та nД		– кутова швидкість та число обертів вала двигу-

Чернігівський державний технологічний університет

- 25 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

на. На рисунку 1 приведена залежність для двигуна (штрихова крива) при

β = 1, q = 0 .

Рисунок 1. Статичні характеристики

Для ІМС (1) буде

M M

=

2 (1 + q)

,

(4)

M MK

S

M

β

S

MK

β

+

+ 2 q

SM

SMK

де M MK – критичний момент та SMK – критичне ковзання залежать від струму збудження.

Ковзання ІМС (відносна кутова швидкість якоря відносно кутової швидкості індуктора) визначається залежністю

S		=	ωД − ωM		=	nД − nM	,	(5)
	M
			ωД			nД
де ωM та nM				– кутова швидкість та число обертів валу індуктора. На ри-
сунку 1		наведена		залежність для				ІМС (суцільна крива) при β = 3 4 та

q = 0.515 .

Привод з пружною та динамічною в’яззю, рисунок 2, включає

Кафедра теоретичної і прикладної механіки

- 26 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Рисунок 2. Схема експериментальної установки

1 – асинхронний двигун А041-4 потужністю 1.7 кВт. та індукційну муфту ковзання;

2 – пружну в’язь; 3 – генератор постійного струму, що виконує роль робочої машини;

4, 4’ – тахогенератори; 5, 5’ – потенціометричні датчики переміщень, які використовуються в

якості датчиків моментів.

Статори асинхронного двигуна та генератора статично зрівноважені та встановлені на самоцентруючі підшипники, що дає змогу заміряти моменти на них під час роботи з допомогою датчиків переміщень.

Динамічна в’язь тут представлена асинхронною муфтою ковзання індукторного типу, яка складається (рисунок 3) з:

1 – якоря (циліндр з масивними стінками);

2 – індуктора з котушкою збудження;

3 – магнітної системи з зубцями та западинами; 4 – системи живлення котушки постійним струмом (через контактні кі-

льця).

Чернігівський державний технологічний університет

- 27 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Рисунок 3. Схема індукційної муфти

При включенні струму збудження з’являється основний магнітний потік. Масивний якір муфти можемо уявити як безкінечне число паралельно замкнених провідників, які перетинаються лініями магнітної індукції, що переходить через магнітну систему в напрямку обертання якоря. Зв'язок якоря та індуктора здійснюється через магнітне поле. Момент, який передається, залежить від відносної швидкості (ковзання) та величини струму збудження.

Живлення індуктора здійснюється з допомогою блоку живлення, який підключається до мережі змінного струму з частотою 50 Гц. Блок живлення має проміжний підсилювач транзисторного типу (рисунок 4)

Рисунок 4. Схема блоку живлення

Кафедра теоретичної і прикладної механіки

- 28 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Живлення транзистора П4Б здійснюється постійним струмом від джерела напруги, яке зібране по двопівперіодній схемі на діодах Д304 з трансформатором Тр. Живлення ланцюга управління транзистором здійснюється через той же трансформатор і випрямляч. Струм управління ланцюга бази транзистора. П4Б встановлюється з допомогою регулюючого опору R2, який включений в середню точку вторинної обмотки трансформатора.

Пружна в’язь (ПП) здійснюється за допомогою витої пружини, щ.о працює на кручення. Кінці пружини кріпляться в півмуфтах, одна з яких закріплена на валу індуктора ІМС, а друга на валу генератора. Характеристика пружини взята лінійною тому можемо вважати, що момент пружної в’язі буде пропорційним відносному куту повороту півмуфт

M ПП = C (α2 − α3 ).

Для визначення M ПП під час роботи між півмуфтами встановлено куто-

вий потенціометр з лінійною характеристикою.

Для підключення потенціометра встановлено три контактні кільця (два на валу генератора та одне на валу індуктора).

Функцію робочої машини виконує генератор постійного струму ПН-28,5 потужністю 2 кВт з незалежним збудженням.

Навантажуючий пристрій (рисунок 5) складається з вала, на який посаджена втулка, виготовлена з діелектричного матеріалу. На ній закріплені два електроди з листової міді. Електроди мають кругову форму та посаджені ексцентрично на вал, що забезпечує при їх обертанні зміну опору в ланці навантаження по закону близькому до синусоїдального. При обертанні вала електроди занурюються в електроліт, що являє собою водний розчин сіркокислої міді.

Рисунок 5. Схема навантажувального пристрою

Чернігівський державний технологічний університет

- 29 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Через канали всередині діелектричної втулки проходять провідники від дисків до контактних кілець, до яких з допомогою щіток приєднується обмотка генератора. З допомогою навантажуючого пристрою можемо регулювати опір в ланці навантаження (тобто змінювати момент опору на валу робочої машини) шляхом зміни концентрації електроліту, робочої поверхні електродів і відстані між ними.

Для визначення величин кутових швидкостей на валу двигуна та робочої машини встановлені тахогенератори ТМГ-ЗОП потужністю 20 Вт. Ними зручно користуватись при вивченні перехідних процесів.

Потенціометричні датчики переміщень встановлені для визначення моментів на статорах двигуна та робочої машини (моменти на статорах дорівнюють моментам на роторах). Датчики розташовані на відстані 500 мм від осі ротора. Вони мають максимальне переміщення штока 1,8 мм і довжину робочої ділянки потенціометра 18 мм.

Електрична схема привода наведена на рисунку 6. Живлення обмоток асинхронного двигуна (M) здійснюється від мережі 3-ох фазного струму. В ланці фази встановлено амперметр A1 , який дозволяє вимірювати струм в обмотці статора.

Живлення обмотки збудження ІМС здійснюється з допомогою блока живлення БЖ1. Для визначення струму збудження ІМС, який регулюється опором R1, встановлено амперметр A2, а для визначення напруги вольтметр V1.

Живлення обмотки збудження генератора постійного струму (Г) здійснюється з допомогою блока живлення БЖ2. Для визначення напруги та струму збудження встановлено вольтметр V2 та амперметр A3. Для визначення напруги та струму навантаження встановлено вольтметр V3 та амперметр A4.

Для визначення кількості обертів валів двигуна та генератора встановлені лічильники імпульсів ІМЛІ, ІМЛ2 та відмітчик часу ЧАС. На лічильники імпульси поступають від фотоелементів Ф1 і Ф2 , на які сигнали, що проходять через щілини на дисках Щ1 та Щ2. поступають від ламп Л1 та Л2.

Кафедра теоретичної і прикладної механіки

- 30 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Рисунок 6. Електрична схема установки

Живлення лічильників імпульсів здійснюється через трансформатор ТР. Потенціометричні датчики моментів R6, R8 живляться від випрямлячів

струму після його стабілізації за допомогою стабілізаторів СТ1, СТ2, СТ3. Вимірювання моментів здійснюється за допомогою вольтметрів V4, V5, V6.

Навантаження на генератор здійснюється а допомогою навантажуючого пристрою R4. Напруга та струм навантаження: вимірюються V3, та амперметром А4.

Послідовність виконання.

1. Включення привода:

а. З дозволу викладача або лаборанта включити живлення.

б. Подати живлення на двигун (кнопка "пуск"). В цьому випадку вал двигуна буде обертатись, а вал генератора буде нерухомим.

в. Подати живлення на ІМС. Вал генератора почне обертатись. г. Подати живлення на генератор.

д. Ввімкнути датчики моментів. 2. Навантаження привода.

Чернігівський державний технологічний університет

- 31 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

Повертаючи вал навантажуючого пристрою встановити навантаження в діапазоні 0...10 Нм. Навантажування здійснювати, встановлюючи постійне значення моменту на валу двигуна ( 5 точок при завантаженні, та 5 точок при розвантаженні).

Величина моменту встановлюється за допомогою V4 і V6 та тарувального графіка (залежність моменту від напруги).

3. Визначення кутової швидкості.

За допомогою лічильників імпульсів та відмітчика часу визначити кількість обертів вала двигуна та вала генератора за хвилину. Для цього натиснути одночасно S1 та S2. Занести до протоколу кількість об/хв при фіксованому значенні моменту. Скинути показання ІМП1, ІМП2, ЧАС. Повторити експеримент при інших значеннях моменту. Всі дані занести до протоколу.

4. Підрахувати значення ковзання S Д та SМ для двигуна та ІМС при фік-

сованих значеннях моменту. Підрахувати значення M Д M ДК та M M M MК за допомогою формул (2) та (4).

5. Накреслити статичні характеристики двигуна та ІМС, одержані експериментально та з допомогою формул. Співставити результати.

Кафедра теоретичної і прикладної механіки

- 32 -

ТММ. Методичні вказівки до лабораторних занять

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ЗВЕДЕНОЇ МАСИ ПЛОСКИХ МЕХАНІЗМІВ

1.Мета роботи.

2.Теоретичне обґрунтування.

3.Характеристика експериментальної установки.

3.1.Схема (рисунок 1).

3.2.Параметри привода.

M ДК = 24.8Нм; S ДК = 0.37 ; I = ... A ;

M MК = 52 I 2 = ...Нм; SMК = 1.0 I 2 = ... ; n0 = 1500обхв;

4.Методика проведення.

5.Експериментальні дані.

5.1.

Таблиця 1. Визначення характеристик двигуна

M Д	M Д	M Д M ДК	n Д	n0 − n Д	S Д	=	n0 − n	Д
							n0
В	Нм		об/хв.	об/хв.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Чернігівський державний технологічний університет