1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. ОПРЕЖДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТОДОМ СВОБОДНОГО ВЫБЕГА

Цель работы: Приобретение практических навыков в опытном определении момента инерции элетропривода.

1.1. Теоретическая часть.

Одним из методов экспериментального определения момента инерции электропривода является метод свободного выбега, сущность которого заключается в следующем. Исследуемый агрегат, включающий в себя электродвигатель и механически соединённые с ним элементы,

разгоняется до некоторой установившейся частоты вращения ω0 в режиме холостого хода. После этого двигатель отключают от сети и наступает процесс свободного выбега, при котором торможение происходит за счёт внутренних сил трения. На преодоление этих сил затрачивается кинетическая энергия A, запасённая во вращающихся частях агрегата:

A = Jобщ	ω2	,	(1.1)
	0
	2

где: Jобщ – общий момент инерции агрегата;

ω0 – угловая скорость холостого хода двигателя.

С другой стороны, эта энергия может быть определена как произведение мощности, затраченной на приведение во вращение агрегата в режиме холостого хода Pвр.0 на время свободного выбега t0:

A = Pвр.0t0 .

(1.2)

Приравняв (1.1) и (1.2), получим выражение общего момента инерции:

Jобщ =	2Pвр.0t0	.	(1.3)
	2
	ω
	0
Pвр.0 определяют по паспортным данным двигателя и			опыту

холостого хода. Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Pвр.0 =U0 I0 − I02 Ra ,

(1.4)

где: U0 – напряжение холостого хода;

I0 – ток холостого хода;

Rа – сопротивление якорной цепи. Для асинхронного двигателя

Pвр.0 =

3

U0 I0 cosϕ0 −3I02 R1 ,

(1.5)

где: cosϕ0 – коэффициент мощности асинхронного двигателя при холостом ходе;

R1 – активное сопротивление обмотки статора.

t0 определяют по кривой свободного выбега. Для этого проводят касательную к кривой выбега в точке ω0. Пересечение касательной с осью времени t даст t0.

1.2. Порядок выполнения работы.

ВНИМАНИЕ! ПЕРЕД ВКЛЮЧЕНИЕМ ПИТАНИЯ СТЕНДА ВСЕ ТУМБЛЕРЫ ДОЛЖНЫ НАХОДИТЬСЯ В ОТКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ (НИЖНЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ); ДВИЖОК РЕЗИСТОРА R201 ДОЛЖЕН НАХОДИТЬСЯ ПРИМЕРНО В СРЕДНЕМ ПОЛОЖЕНИИ; ДВИЖКИ ОСТАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЗИСТОРОВ ДОЛЖНЫ НАХОДИТЬСЯ В КРАЙНЕМ ЛЕВОМ ПОЛОЖЕНИИ.

1.Собрать схему рис 1.1. Включить питание стенда, после окончания загрузки включить ШИП–1 тумблером SA300. Резистором R300 установить ток возбуждения машины M1 400 мА (PA1).

2.Установить R201 примерно в среднее положение.

3.Включить SA100, SA700.

4.Кнопкой SB704 подключить якорь M1 к ШИП.

5.Включить SA200 и, вращая R201 против часовой стрелки,

установить частоту вращения M1 равной примерно 90 ÷ 100 с–1. Измерить ток и напряжение холостого хода (PA10, PV10).

ШИП

~ U2

БУ

Инвертор

~ U2

SB700

SA700

SB701

K1

~ U1

~ U1

~ U1

+

+

+

K1

K5.1

SA300

HL300

SA301

HL301

SA302

HL302

R300

R301

R302

K1.1

SB704

ШИП-1

ШИП-2

ШИП-3

SB703

K5

V

–

–

–

V PV3

PV10

K5.1

SA100

A PA10

A

PA1

PA4

ОВМ1

A

A PA5

SA101

CPU

R911 R912

M1

A PA2 PA3

A

M2

ОВМ2

ОВМ3

M3

+15 В

BR1

BR2

R200	K10.1	K8.1	PV1	V	PV2	V
					SA1
R201	SA200					K9.1	K9.2
R202							R900-R902
						K11.1	K11.2
–15 В
							R903-R905

Рис. 1.1

6. Нажать одновременно кнопку SB703 и кнопку «Пуск» секундомера. Контролируя частоту вращения M1 (ИС1), по возможности через одинаковые промежутки времени (2 ÷ 3 с) нажать кнопку «Пуск» ещё девять раз, занося значения частоты вращения и времени в память секундомера.

7.После останова агрегата нажать кнопку «Стоп» секундомера.

8.ОтключитьSA200, SA100. Установить ток возбуждения машины M1 равным нулю (R300, PA1). Отключить ШИП–1 (SA300).

9.С помощью кнопок прокрутки «↑» и « ↓» извлечь из памяти секундомера значения скорости и времени. Полученные данные занести в таблицу (табл 1.1).

Таблица 1.1

M1 – M2

t, с

ω, с–1

M3 – M4

t, с

ω, с–1

10.Для определения момента инерции второго машинного агрегата кнопкой «Выбор» установить секундомер в режим измерения времени. Кнопкой «Сброс» обнулить показания секундомера.

11.Кнопкой SB700 подключить статор асинхронного двигателя к инвертору.

12.Установить частоту инвертора (R402) равной примерно 25 Гц. Затем установить напряжение инвертора (R401) примерно 110 В (PV3). После разгона асинхронного двигателя увеличить частоту до 50 Гц, напряжение – до 220 В. Измерить ток и напряжение холостого хода (PA5, PV3).

13.Нажать одновременно кнопку SB701 и кнопку «Пуск» секундомера. Контролируя частоту вращения M1 (ИС1), по возможности через одинаковые промежутки времени (2 ÷ 3 с) нажать кнопку «Пуск» ещё девять раз, занося значения частоты вращения и времени в память секундомера.

14.После останова агрегата нажать кнопку «Стоп» секундомера. Вывести R401 и R402 в крайнее левое положение.

15.С помощью кнопок прокрутки «↑» и « ↓» извлечь из памяти секундомера значения скорости и времени. Полученные данные занести в таблицу (табл 1.1).

16.Выключить SA700, выключить автомат питания стенда.

1.3. Обработка результатов измерений.

1.По полученным данным построить графики свободного выбега для агрегатов M1 – M2 и M3 – M4. По полученным графикам определить время выбега t0.

2.Рассчитать моменты инерции агрегатов по данным опыта свободного выбега.

3.Рассчитать моменты инерции агрегатов, используя габаритные размеры маховиков и паспортные данные двигателей. Сравнить результаты.

1.4. Контрольные вопросы

1.На какие свойства электропривода влияет величина момента инерции?

2.На чём основан метод свободного выбега для определения момента инерции?

3.Что представляет собой кривая свободного выбега, и каков порядок снятия данных для её построения?

4.Как изменится время выбега агрегата, если на валу двигателя установить маховик?

1.5. Требования к содержанию отчёта

Отчёт по лабораторной работе должен содержать: название лабораторной работы; цель лабораторной работы; чертёж исследуемой схемы; таблицу с результатами измерений; графики кривых выбега агрегатов; рассчитанные значения моментов инерции агрегатов; вывод по работе.