Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Мета роботи. Ці методичні вказівки складено для проведення циклу лабораторних робіт з дисципліни Електричні машини для студентів за напрямом підготовки






ВСТУП

Ці методичні вказівки складено для проведення циклу лабораторних робіт з дисципліни " Електричні машини" для студентів за напрямом підготовки 6.050701 " Електротехніка та електротехнології".

Лабораторні роботи проводяться в лабораторії " Автоматики та мікромашин" кафедри електричних систем та мереж. Вони дають змогу студентам, що вивчають дану дисципліну, провести натурні експерименти та досліди з метою практичного підтвердження окремих теоретичних положень даної навчальної дисципліни, набути практичних навичок роботи з лабораторним устаткуванням, обладнанням, вимірювальною апаратурою та методиками експериментальних досліджень.

Під час занять студенти отримують навички проведення вимірювань, навчаються аналізувати та оцінювати результати дослідів, вчаться оформлювати звіти виконаних робіт в рамках діючих стандартів, що вкрай необхідно для підготовки майбутнього спеціаліста.

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Перед початком занять в електротехнічній лабораторії викладач повинен провести вступну бесіду зі студентами, пояснити їм значення роботи в лабораторії, познайомити з апаратурою, що застосовується у ній, та дати ряд методичних вказівок до виконання лабораторних робіт. На цьому ж занятті викладач повинен ознайомити студентів зі специфічними умовам роботи в даній лабораторії, правилами внутрішнього розпорядку, організацією робочого часу, приділивши особливу увагу питанням техніки безпеки при роботі з електричними колами, машинами та апаратами. На закінчення необхідно ознайомити студентів із планом проведення лабораторних робіт на поточний семестр і рекомендувати їм необхідну літературу.

Для одержання найбільшого ефекту від лабораторних занять кожну лабораторну роботу доцільно проводити бригадою в складі двох-трьох студентів. Кожен студент повинний виконати протягом семестру всі лабораторні роботи зі свого плану, складеного на поточний семестр кафедрою.

Студенти, відповідно наявному в них плану виконання лабораторних занять, зобов’язані завчасно, готуватися до майбутнього заняття в лабораторії. Підготовка полягає у вивченні відповідних розділів теоретичного курсу по лекційних записах і навчальній літературі, у вивченні опису роботи та схеми експериментальної установки по даним методичним вказівкам, а також у акуратній підготовці таблиць спостережень, у які під час зайняття студент повинен записувати всі дані, отримані при проведенні досліду.

Схема установки та таблиці спостережень заносяться завчасно в спеціальний бланк для виконання лабораторної роботи.

Перед виконанням лабораторної роботи викладач перевіряє знання кожного студента з матеріалу роботи для з’ясування ступеня підготовленості студентів до проведення робіт і роз’яснення окремих незрозумілих для них нюансів. Студенти, що з’явилися на заняття непідготовленими, до виконання робіт не допускаються та підчас зайняття вивчають положення методичних вказівок та відповідних розділів лекційного курсу.

Уся експериментальна частина робіт виконується студентами в повній відповідності з інструкціями, безпосередньо під керівництвом викладача з дотриманням правил по техніці безпеки. При виконанні лабораторних робіт студентами інших напрямків підготовки викладач може скоротити обсяг лабораторної роботи, крім окремих її пунктів.

При складанні схем студенти повинні спочатку зібрати послідовне коло з застосуванням провідників великого перетину, а потім за допомогою більш тонких приєднати вольтметри, паралельні обмотки ватметрів і лічильників, звернувши особливу увагу на щільність контактів.

Перед початком роботи стрілки електровимірювальних приладів повинні бути встановлені у нульове значення, а прилади з декількома межами вимірів повинні бути включені, на максимальні межі вимірів.

Показання приладів необхідно записувати у діленнях шкали приладів із вказівкою ціни поділу. Результати вимірів заносяться студентами в заздалегідь заготовлені таблиці спостережень і пред’являються для перевірки керівникові занять до розбирання схеми. Якщо результати спостережень будуть розцінені викладачем як незадовільні, то дослід необхідно повторити.

Отримані дані частково обробляються студентами на лабораторному занятті, а остаточно – вдома. За результатами лабораторної роботи складається звіт про виконану роботу у відповідній формі.

Звіт повинен мати наступні частини: мета роботи, порядок проведення роботи, тип експериментальної установки, методику виміру окремих величин, розрахунки окремих електричних величин, остаточні результати випробувань, згруповані у таблиці і відображені графіками та висновки, що зроблені на основі отриманих експериментальних даних.

При складанні звіту студенти повинні застосовувати у формулах і схемах умовні технічні позначення, рекомендовані державними стандартами та оформлювати звіт у відповідності до ДСТУ 3008-95.

При побудові експериментальних кривих студенти повинні вказувати на координатних осях умовні позначки величин, що відкладаються (з їх розмірностями), нанести поділки та вказати поряд з ними числові значення у обраному масштабі (1 см – 1∙ 10∙ n, 2∙ 10∙ n, 5∙ 10∙ n одиниць, де n – будь-яке ціле число), нанести експериментально отримані точки та провести апроксимовану лінію (на підставі теоретичних знань), яка проходить якнайближче до отриманих точок та не обов’язково перетинає їх.

Іноді зручно графічні залежності представляти у «відносних одиницях», наприклад, при випробуванні електричних машин, коли за одиницю виміру обирають номінальні: напругу, струм, потужність, швидкість обертання і т.д. Тоді будь-яка величина визначається в частках від відповідного номінального значення цієї ж величини. Такі графіки повинні бути побудовані у відносних одиницях. Таки графіки дуже зручні для порівнянь властивостей електричних машин і апаратів, різних за своїми номінальними потужностями.

Звіт представляється кожним студентом викладачеві до наступного лабораторного заняття, без чого він не допускається до виконання чергового завдання.

При здачі звіту викладач опитує студента по матеріалу виконаної роботи, після чого робота зараховується як захищена.

Студенти, що виконали всі передбачені графіком лабораторні роботи та вчасно здати звіти по них, одержують атестаційну оцінку по відповідній частині курсу.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
Експериментальне визначення статичних і динамічних характеристик об'єкта регулювання

Мета роботи

Ознайомитися з методикою експериментального визначення характе­рис­тик об'єктів регулювання (ОР). Ознайомитися з типовими статичними та динамічними властивостями елементів системи автоматичного регулювання (САР). Побудувати математичну модель досліджуваного ОР.

1.2 Теоретичні відомості

Під математичною моделлю деякого елемента мається на увазі математична залежність, що приблизно описує зв'язок між вхідними і вихідними сигналами цього елемента. Існують різні способи визначення цих залежностей. Один з них заснований на аналізі статичних характеристик і перехідних функцій елемента.

Статична характеристика елемента встановлює зв'язок між сталими значеннями вхідного і вихідного сигналу елемента. Звичайно її представляють графіком чи у вигляді аналітичної залежності. Переважна більшість реальних елементів мають нелінійні статичні характеристики, тобто такі, котрі не можна представити на графіку у вигляді прямої лінії. Прикладом нелінійної статичної характеристики служить статична характеристика досліджуваного об'єкта, зображена на рисунку 1.1, а. Вхідним сигналом тут є напруга живлення U, а вихідним – температура θ.


а) б)
Рисунок 1.1 – Обробка статичних характеристик об'єкта регулювання:
а) визначення коефіцієнта підсилення по керуючому впливі;
б) визначення коефіцієнта підсилення по збурюючому впливі.

Подібні характеристики, що не мають зламів і розривів, називаються несуттєво нелінійними. Якщо діапазон зміни вхідної і вихідної величин невеликий, то в цьому діапазоні статичну характеристику можна приблизно вважати лінійною. Заміна нелінійних характеристик лінійними, називається лінеаризацією. Тому що отримана лінійна залежність буде справедлива тільки для обмеженої ділянки статичної характеристики, то лінеаризоване рівняння (1.1) записують у відхиленнях від обраної робочої точки.

, (1.1)

де , .

Отримане рівняння (1.1) є математичною моделлю статичних властивостей елемента в околиці робочої точки. Значення коефіцієнта підсилення k U у цьому рівнянні дорівнює тангенсу кута нахилу дотичної до статичної характеристики в робочій точці і може бути визначене, як відношення відповідних збільшень вихідного і вхідного сигналів (див. рисунок 1.1, а) по формулі (1.2)

. (1.2)

Для елементів, що мають кілька вхідних сигналів, статичні властивості можуть бути представлені сімейством статичних характеристик. Так, наприклад, для досліджуваного об'єкта сімейство статичних характеристик буде складатися з двох кривих, що відповідають дії збурюючого впливу, (f = 1) і його відсутності (f = 0). При цьому коефіцієнт підсилення по збурюючому впливу у обраній робочій точці можна визначити по формулі (1.3), як відношення відхилення температури до приросту збурюючого впливу яке викликає це відхилення:

. (1.3)

Перехідною функцією називається реакція елемента на одиничну східчасту функцію при нульових початкових умовах. Перехідна функція дає уяву про динамічні властивості елемента; часто по її вигляду можна записати диференціальне рівняння, що описує елемент. Для зняття перехідної функції на вхід елемента, що знаходиться в сталому режимі, потрібно подати стрибкоподібне збурювання і записати закон зміни вихідної величини (рисунок 1.2).



Рисунок 1.2 – Схема визначення перехідної функції елемента

Прикладами стрибкоподібних збурювань можуть служити миттєве зняття чи прикладення навантаження, ввімкнення чи вимкнення живильної напруги і т.д., тобто вхідний сигнал повинний бути стрибком змінений на деяку величину і потім залишатися постійним.

По своєму вигляду перехідні функції можуть бути найрізноманітнішими. Однак для наближеного опису динамічних властивостей елементів можна обмежитися порівняно невеликим набором типових динамічних моделей. Характеристики деяких з них приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Характеристика деяких типових динамічних моделей

Назва моделі   Передаточна функція Диференційне рівняння
1. Безінерційна ланка k y = k × x
2. Інерційна ланка k /(T × р + 1) T × d y /d t + y = k × x
3. Інтегральна ланка k / p d y /d t = k × x
4. Ланка затримки е - p τ y (t) = x × (t - τ)

 

Для теплових об'єктів перехідна функція, як правило, має вигляд, представлений на рисунку 1.3, а.


Рисунок 1.3 – Обробка перехідної функції теплового об'єкта:
а) реальна крива; б) ідеалізована крива.

Характер цієї кривої свідчить про досить складну динаміку нагрівання об'єкта. Для спрощення математичного опису криву трохи спрощують. Через точку перегину залежності проводять дотичну. При цьому перехідна функція розбивається на дві ділянки. На першій ділянці від 0 до моменту часу τ зміна температури незначна і нею можна знехтувати (див. рисунок 1.3, б). На другій ділянці починається розігрів об'єкта, причому швидкість зміни температури зменшується в міру наближення до сталого режиму. Представивши в такий спосіб перехідну функцію, динамічні властивості об'єкта можна описати, використовуючи послідовно дві моделі: ланка запізнювання та інерційну ланку. Час запізнення визначається величиною τ, а постійна часу Т дорівнює довжині проекції відрізка дотичної на вісь часу (див. рисунок 1.3, а). Величина коефіцієнта підсилення моделі залежить від вибору робочої точки і має бути визначена по статичній характеристиці об'єкта.

Математичні моделі САР прийнято зображувати у вигляді структурних схем, на яких окремі елементи системи зображуються у вигляді прямокутників з'єднаних стрілкою, що відображають зв'язки між елементами. Усередині прямокутників записують передаточні функції елементів. Передаточною функцією називається відношення зображення вихідного сигналу до зображення вхідного сигналу.

Перехідну функцію отримують виходячи з рішення результатів диференціального рівняння операторним методом при нульових початкових умовах. Наприклад, рівняння інерційної ланки (1.4)

, (1.4)

де y (t) – вихіднй сигнал;

x (t) – вхідний сигнал;

t – час;

k – коефіцієнт підсилення;

Т – постійна часу.

За допомогою перетворення Лапласа функції y (t), її похідних та правої частини диференційного рівняння задане диференційне рівняння (1.4) перетворюється у алгебраїчне (1.5)

, (1.5)

де p – оператор диференціювання, що заміняє d/d t;

Y (p) – зображення вихідного сигналу;

X (р) – зображення вхідного сигналу.

Перетворивши рівняння (1.5) у (1.6)

, (1.6)

можна одержати вираз для передаточної функції інерційної ланки:

. (1.7)

При побудові математичної моделі об'єкта регулювання варто мати на увазі, що реальний об'єкт має два входи і його параметри по цих входах різні. Для того, щоб відобразити ці особливості, рекомендується зображувати структурну схему об'єкта так, як представлено на рисунок 1.4, де ku, kf – коефіцієнти підсилення по керуючому і збурюючому впливі, Тu, τ u – постійна часу і запізнювання по керуючому впливі; Тf, τ f – постійна часу і запізнювання по збурюючому впливі.


Рисунок 1.4 – Структурна схема досліджуваного об'єкта регулювання

1.3 Опис лабораторної установки

Схема лабораторної установки зображена на рисунку 1.5.

У лабораторній роботі визначаються характеристики електронагрівального пристрою (паяльника), що використовується в стенді як об'єкт регулювання температури. На практиці еквівалентом такого пристрою є великі печі опору.


Рисунок 1.5 – Схема для визначення характеристик об'єкта регулювання

Напруга живлення, що надходить з лабораторного автотрансформатора (ЛАТР-а) є керуючим впливом, а збурюючий вплив створюється вентилятором. Вихідним сигналом досліджуваного об'єкта регулювання (регульованою величиною) є його температура. Для виміру температури використовується термопара, що генерує термо-е.р.с. пропорційну температурі. Е.р.с. виміряється пристроєм МикРА 600.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.