Задатчик скорости – потенциометр R1 формирует напряжение управления Uу , которое поступает в К16 – на вход широтно-импульсного модулятора
(ШИМ). Вход ШИМ является одновременно вторым входом компаратора, на первый вход которого в К15 подаются импульсы с выхода генератора пилообразного напряжения (SAW-TOOTH VOLTAGE GENERATOR). Частота импульсов может быть выбрана с помощью тумблера S2; равной 100 или 1000 Гц. На выходе компаратора (К24) формируются прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности, частота которых определяется частотой генератора, а скважность - величиной сигнала управления в К16. Сигнал управления с выхода ШИМ через диоды подается на силовой коммутатор, реализованный на транзисторах VT1 и VT2. Импульс положительной полярности на выходе ШИМ приводит к открыванию транзистора VT1 (транзистор VT2 закрыт), при этом напряжение питания подается на якорь двигателя.
Если S5 замкнут, то импульс отрицательной полярности с выхода ШИМ открывает транзистор VT2 (транзистор VT1 при этом закрыт), который обеспечивает динамическое торможение двигателя.
Назначение диодов VD1 и VD2 дано в описании к схеме (рис. 5, а).
Блок задания момента нагрузки (Electromagnetic brake) управляется с помощью потенциометра R3 (Brake control), при этом регулируется постоянный ток в обмотках электромагнитного тормоза EW, в магнитном поле которых вращается медный цилиндр, приводимый в движение двигателем. В результате взаимодействия вихревых токов в медном цилиндре и магнитного поля обмоток EW на валу двигателя создаётся момент сопротивления.
4. Порядок выполнения работы:
1. Ознакомьтесь с устройством стенда, принципом действия схемы,
назначением регуляторов R1 – R3 и переключателей S1 – S5.
2. Соберите схему для исследования разомкнутой системы ШИП-Д. Для этого установите перемычки в гнёзда К7 – К8, К13 – К16, К10 – К9, К20 – К21, переключатель S4, S5 в положение разомкнуто, S1 в положение замкнуто, S2 в положении 100 Гц ( f = 100 Гц).
а) Включите стенд переводом ручки автоматического выключателя вверх на левой боковой панели стенда. Если схема собрана правильно, то при вращении задатчика частоты вращения – R1 скорость двигателя должна изменяться.
Вращением R1 установите скважность напряжения на якоре g = 0,5 по прибору РА1 «RELATIVE PULSE DURATION». Включите блок торможения переключателем S4 и установите c помощью регулятора момента сопротивления на валу двигателя R3 по амперметру РА2 «ARMATURE CURRENT » ток якоря двигателя соответствующий Iя.ср = 0,1 А .
Для измерения тока якоря подключите сигнальный провод первого канала осциллографа С1 – 83 в гнездо К3, а общий провод – в К4.
Для измерения напряжения на якоре сигнальный провод 2–го канала подключите в К6 (общий провод 2–го канала не используется). Входной делитель первого канала установите в положение 1mV (множитель 1:10), второго – в положение 0,5V (множитель 1:10), кнопку выбора полярности входного сигнала второго канала в положение «отрицательная», переключатель режимов коммутации каналов в положение прерывистый режим – «…», частоту развёртки в положение 2ms, множитель развёртки в положение «1», а соответствующие переключатели синхронизации в положение «внутренняя», «I-II», «+», «НЧ». Осциллограмму тока расположите под осциллограммой напряжения. Выберите положение нулевого уровня на осциллограммах. Ручкой «уровень синхронизации» зафиксируйте изображение на экране. Сигнал тока очень мал, из-за чего измерения сопровождаются помехой. Поэтому в качестве информационной возьмите верхнюю огибающую измеряемого сигнала тока. Зарисуйте полученную осциллограмму.
Плавно вращая ручку R3 по часовой стрелке, с помощью осциллографа убедитесь, что для скважности 0,5 при любых значениях нагрузки, схема работает только в режиме прерывистого тока. Проверьте наличие режима прерывистого тока для скважности 0,3 и 0,9.
б) Исследуйте влияние индуктивности якорной цепи на форму
прерывистого тока для чего разомкните К7 – К8. Остальные параметры без изменений. Зарисуйте осциллограмму соответствующую скважности 0,5 и току якоря двигателя Iя.ср = 0,1 А . Плавно вращая ручку R3, по часовой стрелке определите граничный ток для скважности 0,5. Момент исчезновения прерывистого тока контролируйте по осциллографу. Зарисуйте эту осциллограмму. Определите граничный ток для значений скважности 0,3 и 0.8.
в) Исследуйте влияние схемы с реверсом тока на форму напряжения и прерывистого тока. Замкните К7 – К8 и S5. Зарисуйте осциллограмму соответствующую скважности 0,5 и току якоря двигателя Iя.ср = 0,1 А . Убедитесь, что при скважности 0,3, 0,5 и 0,8, ток в течение периода принимает как положительное, так и отрицательное значения вследствие чего прерывистый ток отсутствует.
г) Исследуйте влияние частоты коммутации на форму прерывистого тока.
Для этого переключателем S2 установите частоту коммутации 1000 Гц, а частоту развёртки осциллографа 0,2ms. К7 – К8 замкните, S5 разомкните. Зарисуйте осциллограмму соответствующую скважности 0,5 и току якоря двигателя Iя.ср = 0,1 А . Для скважностей 0.3, 0,5, 0.8 определите граничный ток .
д) Снимите осциллограмму переходного процесса w = f(t) разомкнутой системы для скважности 0,5 (f = 100 Гц, К7 – К8 замкнуто) при скачке управляющего воздействия и отсутствии нагрузки. Для этого переключите сигнальный провод 2-го канала осциллографа из К6 в К18. Входной делитель второго канала в положение 0,2 V. Нажмите переключатель полярности входного сигнала второго канала. Луч первого канала уберите с экрана. Тумблером S1 включите вращение двигателя. Отрегулируйте ручкой «плавно», входного делителя второго канала, движение луча таким образом, что бы по вертикали луч не выходил за границы экрана в обоих положениях S1. Установите длительность развёртки 0.5s, что соответствует режиму движущейся точки. Получите реакцию системы на скачок входного сигнала, для чего выключите тумблер S1, а затем снова включите его, когда луч будет находиться в левом нижнем углу осциллографа. Срисуйте с экрана осциллографа переходный процесс.
Оцените по осциллограмме время переходного процесса и его характер.
е) Снимите данные для построения статических характеристик разомкнутой системы w = f(Iя.ср) при отсутствии средств сужения зоны прерывистых токов для скважностей 0,3, 0,5, 0,8, 1. Для этого установите заданную скважность и остальные параметры схемы в соответствии с табл. 2. Затем, изменяя величину тока нагрузки по табл. 2, начиная со второго измерения, по нижней шкале стрелочного тахометра снимайте соответствующие показания значений скорости. Тахометр находится в верхней левой части стенда (цифровой измеритель скорости не используется). В таблице Iя.хх это значение тока якоря холостого хода двигателя, которое соответствует выключенному S4. Для каждой скважности своё значение Iя.хх и своя таблица. Значение скорости идеального холостого хода, соответствующее Iя.ср = 0, рассчитайте по уравнению (прил. 2). Полученное значение разделите на коэффициент приведения показаний шкалы тахометра - Кт = 22,77 рад/дел и занесите в таблицу. Момент сопротивления измеряется по шкале установленной на моментомере в Ньютон метрах. Коэффициент приведения показаний шкалы моментомера равен Км = 0,003 Н×м/дел.
Таблица 2
Исследование статических характеристик системы при отсутствии
средств сужения зоны прерывистого тока, f = 100 Гц, L = 0
(К7– К8 замкнуто), S5 разомкнут
| Номер измерения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| w, рад/с (g = ) | ||||||||||
| Iя.ср, А | 0 | Iя.хх | 0,1 | 0,15 | 0,25 | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,5 |
| Мс, Н×м (g = 1,0) |
По данным табл. 2 постройте четыре статические электромеханические характеристики w = f(Iя.ср ) в одних осях и одну характеристику M = f(Iя.ср ).
ж) Исследуйте влияние индуктивности якорной цепи на форму
статических характеристик, для чего повторите снятие статических характеристик, но для L > 0 (табл. 3).
Таблица 3
Исследование влияния индуктивности, f= 100 Гц, К7-К8 разомкнуто,
S5 разомкнут
| Номер измерения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| w, рад/с (g = ) | ||||||||||
| Iя.ср, А | 0 | Iя.хх | 0,1 | 0,15 | 0,25 | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,5 |
По данным табл. 3 постройте четыре статические характеристики в одних осях координат. На характеристиках обозначьте зону прерывистых токов.
з) Исследуйте влияние схемы c реверсом тока на форму статических
характеристик, для чего повторите снятие статических характеристик для скважностей 0,3, 0,5, 0,8, 1, с параметрами схемы, указанными в табл. 4. По данным табл. 4 постройте четыре статические характеристики в одних осях координат.