Электрлік жалғану сұлбасы

Зертханалық жұ мыс

ЭЛЕКТРЛІК ЖЕТЕК ЖҮ ЙЕСІНДЕГІ «ЭЛЕКТРЛІК Қ ОЗҒ АУШЫ КҮ Ш КӨ ЗІ – ТІЗБЕКТЕЙ Қ ОЗДЫРЫЛАТЫН ТҰ РАҚ ТЫ ТОК Қ ОЗҒ АЛТҚ ЫШЫ»

Жұ мыстың мақ саты: «Электрлік қ озғ аушы кү ш кө зі – тізбектей қ оздырылатын тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышы» жү йесіндегі электрлік жетекті компьютерде зерттеу. «Тұ рақ ты ток машинасының режимдік кө рсеткіштерін тіркегіш» бағ дарламасын пайдалану бойынша жә не компьютерде виртуалды механикалық сипаттамаларын тұ рғ ызуды оқ ыту.

Жұ мыс бағ дарламасы:

1. Жалпы теориялық мағ лұ мат.

2. Электрлік жалғ ану сұ лбасы.

3. Пайдаланылатын аппараттар тізімі.

4. Элекртлік жалғ ану сұ лбасына тү сіндірме.

5. Жұ мысты орындау тә ртібі.

6. «Электрлік қ озғ аушы кү ш кө зі – тізбектей қ оздырылатын тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышы» жү йесіндегі электрлік жетекті компьютерде зерттеу.

7. «Тұ рақ ты ток машиналарының режімдік кө рсеткіштерін тіркеуші» бағ дарламасын пайдаланып жә не виртуалды механикалық сипаттамаларды компьютерде тұ рғ ызуды оқ ыту.

8. Электрлік жетек координаталары мен кө рсеткіштерінің ө згеруін жә не нақ ты уақ ыттағ ы электрқ озғ алтқ ыштың динамикалық механикалық сипаттамасын бақ ылау.

9. Электрлік жетектің есте сақ талғ ан координаталары мен кө рсеткіштерінің уақ ыттан тә уелділігін сараптау. Тә уелділіктерді масштабпен дә птерге қ айта сызу.

10. Жұ мыс бойынша қ орытынды жасау.

Жалпы теориялық мағ лұ мат

Тізбектей қ оздырылатын тұ рақ ты ток электр жетегі

Тізбектей қ оздыру кезіндегі сипаттамалар мен режимдер.Тұ рақ ты ток электр жетектерінде кей жағ дайларда тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштар пайдаланылады, арнайы орындалғ ан қ оздыру орамдары якорь орамасымен тізбектей қ осылғ ан 9.1 сурет.

9.1 сурет. Тізбектей қ оздырылатын тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышының сұ лбасы.

Якорьі кернеу кө зінен (U=const) қ оректенген кездегі тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыш ү шін жә не басқ ада тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ыштары ү шін (2.4) жә не (2.5) тең деуі шындық, бірақ егер тә уелсіз қ оздырылатын қ озғ алтқ ыш ү шін ағ ын жү ктелу тоғ ынан тә уелді болмаса, ал тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыш ү шін ағ ын жү ктелу тогының фукциясы болып табылады.

Ф = φ (I) т ә уелділігі – магниттелу сипаттамасы – қ арапайым аналитикалық ө рнекке ие болмайды, оның ү лгісі 9.2 суретте бейнеленген

Рис. 9.2. Тұ рақ ты ток машинасының магниттелу сипаттамасы

Бірінші жақ ындатуда қ озғ алтқ ыш жылдамдығ ымен жә не тұ рақ танғ ан режимдегі оның моменті арасындағ ы тә уелділікті қ оздыру ағ ыны жә не қ озғ алтқ ыш якорьінің тогы ө зара сызық ты тә уелді байланысқ ан деп табуғ а болады (9.2 суреттегі ү зік сызық):

где - пропорционалдық коэффициентi.

Онда

,

мұ ндағ ы – қ озғ алтқ ыштың қ ұ рылыстық тұ рақ тысы, ал қ аншалық ты

M=kФI=kaI²,

болса

.

Сонымен, тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ышқ а жорамал жасалғ ан кездегі механикалық сипаттама гипербола болып бейнеленеді (9.3 сурет); оның бір асимптоты ордината осі болып табылады, ал басқ асы – абсцисс осіне параллель, тү зу сызық

9.3 сурет. Тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштың механикалық сипаттамасы

Тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштың механикалық сипаттамасының қ атаң дығ ы айнымалы жә не жү ктеме артқ ан сайын ұ лғ аяды.

Алынғ ан тең деулер, тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ышы бар электр жетектерінің сипаттамалары жайлы жалпы тү сінік береді, ө йткені шын мә нінде машинаның магниттік жү йесі қ анық қ ан жә не магниттелу қ исығ ы тү зуден анағ ұ рлым алыс.

Сондық тан, тә жірибе жү ргізу мақ сатында ә детте 9.4 суртеттегі машина сериялары ү шін салыстырмалы бірлікте тұ рғ ызылғ ан ә мбебап сипаттамалар қ олданылады , и , ω _ном, I_ном и М_ном – қ озғ алтқ ыштың номинал шамалары, R_доп =0.

9.4 сурет. Салыстырмалы бірліктегі

тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштың сипаттамалары

Тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ышы бар электр жетектері қ алыпты сұ лбада (U=const), тә уелсіз қ оздырылатын қ озғ алтқ ышы бар жетек сияқ ты сондай энергетикалық режимдерде жұ мыс істей алады. Тек, идеал бос жү ріс режимде жә не тораппен параллель генераторлық режимде (рекуперациялап тежеу) жұ мыс істей алмайды, ө йткені жү ктелген кезде нө льге ұ мтылады жә не магниттік ағ ында нө льге ұ мтылады, ось ω – механикалық сипаттама асимптотасы.

Тізбектей қ оздыру кезіндегі кейбір ерекшеліктерінің бірі динамикалық тежеуі бар (* мұ нда U ә рпімен ЭҚ К кө зі белгіленген). Егер айналып тұ рғ ан машинаның якорьін кернеу кө зінен ажыратып жә не ішкі резисторғ а тұ йық таса (9.5 сурет, сол жағ ындағ ы сұ лба), онда қ алғ ан магнетизм ә серінен (9.2 суреттегі Ф_{қ алғ} ) якорь ө ткізгіштерінде қ андайда бір Е_{қ алғ} ЭҚ К пайда болып тұ йық талғ ан тізбекке ток шақ ырады. Бұ л ток, керісінше бастапқ ы бағ ытқ а қ арсы қ оздыру орамымен жү ре отырып машинаны магнитсіздендіреді де (Ф =0) жә не тежеу моментін тудырмайды.

9.5 сурет. Ө здігінен қ оздырылатын динамикалық тежеу режиміне

Тежеу момент, ток алу ү шін, алдындағ ыдай сол бағ ытпен магниттік ағ ынды кү шейтетін, яғ ни ө зін ө зі қ оздыруды туғ ызатын пайда болғ ан Е_{қ алғ} жү ріпө туі керек. Бұ л жағ дай, егер тежеу режиміне ауысқ ана 9.5 суреттегі оң жағ ында кө рсетілгендей қ оздыру орамасын ауыстырып қ осқ анда ғ ана орындалады.

Ұ лғ айтылатын ЭҚ К қ ұ ратын ток белгісін ө згертсе, момент қ озғ алысқ а қ арсы бағ ытталады, яғ ни тежелу болады.

Ө зін-ө зі қ оздыратын тұ рақ ты ток машиналардың жұ мысы тек жекелеген жағ дайларда болуы мү мкін, нақ ты айтар болсақ жылдамдық жә не якорь тізбегі кедергі мә ндерінде тең дік орын алса ғ ана болғ аны

E=IR, (9.1)

Бұ л тең діктің сақ талуына, 9.6 суреттегі а сипаттамасындағ ы E = φ (I) қ исығ ының (берілген жылдамдық та) жә не IR = f(I) тү зу сызығ ының қ иылысқ ан нү ктесі жауап бере алады. R жоғ ары болғ ан сайын, жоғ ары жылдамдық та машинаның ө зін-ө зі қ оздырудың іске асуы ық тимал.

а)	б)

9.6 сурет. Ө здігінен қ оздырылуы бар динамикалық тежелудің сипаттамасы

Машинаның аз жылдамдық та ө здігінен қ оздырыла алуы R_{қ ос} =0 болғ анда, яғ ни машинаның якорь тізбегі қ ысқ а тұ йық талғ анда ғ ана болады.

Ө здігінен қ озу кезіндегі динамикалық тежеу режимінің механикалық сипаттамасын қ уаттар балансы тең деуінен ғ ана тұ рғ ызу мү мкін.

Динамикалық тежеу режиміндегі қ озғ алтқ ышпен ө ндірілетін қ уат якорь контурындағ ы кедергілерге бү тіндей сейіледі, яғ ни

(-I) ²R= – Mω,

осыдан

ω = - I²R/M. (9.2)

R біле отырып жә не I ток мә нін беріп ә мбебап сипаттама бойынша осы токқ а сә йкес момент М анық тайды жә не жылдамдық ω есептейді. Ө здігінен қ оздыру кезінде тежеу режиміндегі ω (M) тә уелділік сипаты 9.6 б суретте келтірілген.

Тұ рақ ты ток электр жетектерінде кейде екі қ оздыру орамы бар аралас қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштар пайдаланылады, оның біреуі якорь тізбегіне тізбектей қ осылса, ал басқ асы тә уелсіз қ оректенеді.

Тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ыштар алдында қ аралғ андай тек кернеу кө зінен ғ ана емес, ток кө зіненде қ оректенеді. Бұ л кезде магнит ағ ыны ө згермейтін болғ андық тан, алдында қ арастырылғ андай электрлік жетектің негізгі қ асиеттері сақ талады.

Электрлік жалғ ану сұ лбасы

3 Пайдаланылатын аппараттар тізімі

Белгіленуі	Аталуы	Типі	Параметрлері
А1	Тү зеткіш		Ү ш фазалық кө пір 3х400 В/2 А
А2	Реостат	323.1	200 Ом; 0, 8 А
А3	Ток пен кернеу датчиктер блогы	402.3	«Ток кернеу» ө лшеуіш-тү рлендіргіштер – 3 1000 В/100 В/ 3 В
А4	Тұ рақ ты ток машинасының қ оздыру реостаты	308.2	0...2000 Ом 0, 1...0, 5 А
А5	Коннектор		8 аналог.диффер.кірістер 1 аналог.шығ ыстар 8 сан.кірістер (шығ ыстар)
А6	Дербес компьютер		IBM – ү йлестірілген PCI6024E ақ парат жинау платасы
G1	Ү ш фазалы қ оректендіру кө зі	201.2	~400 В, 16 А
G2	Тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышын қ оректендіру кө зі	206.1	0...250 В 3 А (якорь)  200 В; 1 А (қ оздыру)
G3	Реттелетін автотрансформатор	318.1	 220/0...240 В; 2 А
G4	Асинхронды қ озғ алтқ ыш		 50 Вт; 230 В; 1500 мин-1
G5	Бұ рыштық жылжуды тү рлендіргіш		6 шығ ыстық сигналдар
M1	Тұ рақ ты ток машинасы	101.1	90 Вт; 220 В; 0, 76 А (якорь) 220 В (қ оздыру)
P1	Айналу жиілігін кө рсеткіш	506.2	2000...0...2000 мин-1
P2	Мультиметрлар блогы	508.2

4 Электрлік жалғ ану сұ лбасының тү сіндірмесі

G1 кө зі – ө ндірістің жиілікті синусоидальды кернеу кө зі.

Тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышының қ оректену кө зі G2, М1 машинаның орамдарын реттейтін кернеумен қ оректендіру ү шін пайдаланылады. М1 тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышы тә уелсіз, параллель жә не тізбектей қ оздырулармен жұ мыс істейді. Бұ л жағ дайда бірінші жә не екінші қ оздыруларда М1 қ озғ алтқ ышының қ оздыру орамының жартысын тізбектей, ал ү шіншіде параллель жалғ ау керек.

Бұ рыштық ығ ысуды тү рлендіргіш G5 импульстар ө ндіреді, олар электромашиналық агрегаттың айналу жиілігін кө рсеткіш Р1-дің кірісіне беріледі.

Тежеу режимінде жұ мыс істейтін G4 айнымалы ток қ озғ алтқ ышы зерттелетін қ озғ алтқ ыштың білігіндегі жү ктемені қ амтамасыз етеді жә не реттелетін автотрансформатор G3-тен тү зеткіш А1 арқ ылы тұ рақ ты токпен қ оректенеді.

А2 реостаты М1 қ озғ алтқ ышының якорь тізбегінің тогын шектейді. Айнымалы ток машинасын қ оздыратын А4 реостаты М1 қ озғ алтқ ышының қ оздыру тізбегінің тогын шектейді.

Р2 мультиметрлер блогы кө мегімен якорьдің ток жә не кернеуі, сондай-ақ М1 қ озғ алтқ ышының қ оздыру тогы ө лшеніп бақ ыланады.

Ток жә не кернеу сезгілер блогы А3 зерттелетін М1 қ озғ алтқ ышының тогын, якорь кернеуі жә не қ оздыру тогы бойынша сигналдарды кү штік электр тізбегінен гальваникалық оқ шаулайды жә не нормағ а келтіреді.

А5 коннекторы, А6 компьютер мен А3 ток жә не кернеу датчиктері блогы арасын байланыстырушы буын қ ызметін орындайды.

А6 компьютер ақ параттық -ө лшеуіштік жү йе режимінде пайдаланылады.

5 Жұ мыстың орындалу тә ртібі

5.1 Эксперименттер жү ргізу бойынша нұ сқ ау

- Экспериментте пайдаланылатын қ ұ рылғ ылардың электр қ оректендіру желісінен ажыратылғ анына кө з жеткізің із.

- Экспериментте пайдаланылатын қ ұ рылғ ылардың қ орғ аныстық жерлендіру ұ яларын «╧» G1 қ орек кө зінің «РЕ» ұ яшғ ымен жалғ аң ыз.

- Аппараттарды электрлік жалғ ану сұ лбасына сә йкес жалғ астырың ыз. (3 нұ сқ а -тізбектей қ оздырылатын қ озғ алтқ ышты зерттеу ү шін).

- G2 кө зінің жұ мыс режимін ауыстырып қ осқ ышын «РУЧН» қ алпына қ ойың ыз.

- G2 кө зінің жә не G3 реттелетін авторансформатордың реттеуші тұ тқ асын сағ ат тіліне қ арсы бағ ытта тіреліп тоқ тағ анша бұ раң ыз.

- А2 жә не А4 реостаттарының реттеуші тұ тқ асын тиісінше, мысалы 50 жә не 200 Ом қ алыптарына ауыстырың ыз.

- Р2 мультиметрлер блогы мен Р1 айналу жиілігік кө рсеткіштің «СЕТЬ» ажыратқ ыштарын қ осың ыз.

- G1 кө зін қ осың ыз. Фазалардың кернеулері бар екенін шығ ыста орналастырылғ ан жарық шығ арушы жарық диодтары кө рсетуі керек.

- «СЕТЬ» ажыратқ ышын қ осың ыз жә не G2 кө зінің «ВКЛ» бастырмасын басың ыз.

- G2 кө зінің реттеуші тұ тқ асын айналдыра отырып, М1 қ озғ алтқ ышын, мысалы, 1500 мин^-1, айналу жиілігіне дейін жү ргізің із.

5.2 «Тұ рақ ты ток машинасының режимдік кө рсеткіштерін тіркегіш» бағ дарламасын пайдалану бойынша кең естер.

- Графиктердегі координата нү ктелерін анық тау ү шін, экранда ағ ымды координаталарды бейнелеп кө рсететін тінтуірді пайдаланың ыз.

- Масштабқ а келтіруді, графиктен тінтуірдің солжақ пернесін жібермей басу арқ ылы солдан оң ғ а жә не жоғ арыдан тө мен манипуляторды ығ ыстыра жылжытумен іске асырады. Бастапқ ы масштабқ а ә келу, манипуляторды кері ығ ыстыру арқ ылы іске асады – оң нан солғ а жә не тө меннен жоғ ары.

- Координата осьтеріне қ атынасты графиктерді сә йкес нысанғ а жылжыту, тінтуірдің оң жақ пернесін басып жә не ұ стап тұ рып оны қ ажетті жақ қ а біруақ ытта жылжытуғ а болады.

- Сә йкес виртуалды батырманы немесе «Пробел» пернесін басып, механикалық сипаттаманы тұ рғ ызу аумағ ын тазалап алың ыз.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Тұ рақ танғ ан режимдегі электр жетектерінің координаталары мен кө рсеткіштері қ алай анық талады?

2. Қ озғ алтқ ыштың статикалық механикалық сипаттамасын қ алай тү сінесіз?

3. Қ озғ алтқ ыштың электр механикалық сипаттамасы деп қ андай тә уелділікті айтады?

4. Идеал бос жү рістің бұ рыштық жылдамдығ ы дегеніміз не?

5. Электрлік жетек жылдамдығ ының статикалық қ ұ лауы.

6. Қ озғ алтқ ыштың табиғ и сипаттамасы.

7. Қ озғ алтқ ыштың жасанды немесе реостаттық сипаттамасы.

8. Қ озғ алтқ ыштың механикалық сипаттамасын тұ рғ ызу ә дістерін атаң ыз.