Московский государственный университет печати

С.П. Вартанян


         

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Лабораторно-практические работы


С.П. Вартанян
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Работа 1. Цепь постоянного тока

1.1.

Описание объекта исследований

1.2.

Цель работы

1.3.

Исходные данные

1.4.

Задание

1.5.

Расчетная часть

1.6.

Экспериментальная часть

1.7.

Краткие методические указания

1.8.

Литература

2.

Работа 2. Источник питания

2.1.

Описание объекта исследований

2.2.

Цель работы

2.3.

Задание

2.4.

Экспериментальная часть

2.5.

Краткие методические указания

2.6.

Литература

3.

Работа 3. Фазосдвигающий мост в схеме управления тиристорным преобразователем

3.1.

Описание объекта исследований

3.2.

Цель работы

3.3.

Исходные данные

3.4.

Задание

3.5.

Краткие методические указания

3.6.

Подготовка к защите работы

3.7.

Литература

4.

Работа 4. Релейно-контакторная схема управления асинхронным двигателем

4.1.

Описание обьекта исследований

4.2.

Цель работы

4.3.

Исходные данные

4.4.

Задание

4.5.

Краткие методические указания

4.6.

Подготовка к защите работы

4.7.

Литература

5.

Работа 5. Однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе

5.1.

Описание объекта исследований

5.2.

Цель работы

5.3.

Исходные данные

5.4.

Задание

5.5.

Краткие методические указания

5.6.

Подготовка к защите работы

5.7.

Литература

6.

Работа 6. Схемы на операционных усилителях для коррекции апертурных искажений

6.1.

Описание объекта исследований

6.2.

Цель работы

6.3.

Исходные данные

6.4.

Задание

6.5.

Краткие методические указания

6.6.

Подготовка к защите работы

6.7.

Литература

7.

Работа 7. Логические элементы в схемах управления печатных машин

7.1.

Описание объекта исследований

7.2.

Цель работы

7.3.

Исходные данные

7.4.

Задание

7.5.

Краткие методические указания

7.6.

Подготовка к защите работы

7.7.

Литература

8.

Работа 8. Схема управления электроприводом рулонной печатной машины

8.1.

Описание объекта исследований

8.2.

Цель работы

8.3.

Исходные данные

8.4.

Задание

8.5.

Краткие методические указания

8.6.

Подготовка к защите работы

8.7.

Литература

Указатели
19   указатель иллюстраций
Рис. 8.1. Схема привода РПМ: А1, А2 - операционные усилители; АТ - автотрансформатор трехфазный; БП - блок питания (15В постоянного тока); ДТЯ - датчик тока якоря; Зв - звонок; К1, К2, К3 - реле; КМ - контактор; КТ - реле времени; М1 - двигатель постоянного тока; М2 - двигатель асинхронный (машина тормозная); Овтг - обмотка возбуждения тахогенератора; Овм1 - обмотка возбуждения М1; СФУ - система фазного управления; ТГ - тахогенератор; ЦЗС - цифровой задатчик скорости; С1 - конденсатор цепи задержки; Rp - реостаты цепи обмоток ротора; Rш - шунтовый резистор датчика тока якоря; R1, R2 - потенциометры задания скорости (заправочной и толчковой); R3, R4 - резисторы заряда конденсатора С1; R5 - резистор разряда конденсатора С1; R6 - балластный резистор цепи стабилитрона V5; R7 - балластный резистор цепи фотодиода оптрона V4; R8, R9 - резисторы делителя выходного напряжения тахогенератора; SB1 - кнопка «стоп»; SB2 - кнопка «толчок»; SB3 - кнопка «заправка»; SB4 - кнопка «быстрее»; SB5 - кнопка «медленнее»; SF1, SF2, SF3 - коммутаторысетевого питания; V1, V2, V3 - вентильные диоды; V4 - диодный оптрон датчика тока якоря; V5 - стабилитрон цепи ограничения тока якоря; V6 - диод защиты. Примечание: буквенно-цифровые обозначения контактов указывают на их принадлежность соответствующему контактору или реле. Рис. 8.2. Векторные (b) и временные (a) диаграммы напряжений

Приведенная на рис.8.1 Рис. 8.1. Схема привода РПМ: А1, А2 - операционные усилители; АТ - автотрансформатор трехфазный; БП - блок питания (15В постоянного тока); ДТЯ - датчик тока якоря; Зв - звонок; К1, К2, К3 - реле; КМ - контактор; КТ - реле времени; М1 - двигатель постоянного тока; М2 - двигатель асинхронный (машина тормозная); Овтг - обмотка возбуждения тахогенератора; Овм1 - обмотка возбуждения М1; СФУ - система фазного управления; ТГ - тахогенератор; ЦЗС - цифровой задатчик скорости; С1 - конденсатор цепи задержки; Rp - реостаты цепи обмоток ротора; Rш - шунтовый резистор датчика тока якоря; R1, R2 - потенциометры задания скорости (заправочной и толчковой); R3, R4 - резисторы заряда конденсатора С1; R5 - резистор разряда конденсатора С1; R6 - балластный резистор цепи стабилитрона V5; R7 - балластный	 резистор цепи фотодиода оптрона V4; R8, R9 - резисторы делителя выходного напряжения тахогенератора; SB1 - кнопка «стоп»; SB2 - кнопка «толчок»; SB3 - кнопка «заправка»; SB4 - кнопка «быстрее»; SB5 - кнопка «медленнее»; SF1, SF2, SF3 - коммутаторысетевого питания; V1, V2, V3 - вентильные диоды; V4 - диодный оптрон датчика тока якоря; V5 - стабилитрон цепи ограничения тока якоря; V6 - диод защиты. Примечание: буквенно-цифровые обозначения контактов указывают на их принадлежность соответствующему контактору или реле. схема лабораторной установки содержит различные виды электротехнических и электронных устройств и представляет собой автоматическую систему регулирования аналогового типа, но с элементами цифровой (ЦЗС) и импульсной (СФУ) техники. Она состоит из силовой части и электронной (а также релейно-контакторной) системы управления. Силовая часть питается трехфазным переменным током. На релейно-контакторную схему управления подается однофазный переменный ток. Напряжение на электронную схему управления с цифровым (ЦЗС) и потенциометрическими (R1,R2) задатчиками скорости подается от блока питания постоянного тока =15В. Гальваническая развязка цепей постоянного тока силовой и слаботочной частей схемы осуществляется диодным оптроном в датчике тока якоря.

Регулируемым параметром системы является угловая скорость вращения вала двигателя М1. Главная обратная связь в контуре замкнутой системы обеспечивается с помощью тахогенератора ТГ.

Сигнал обратной связи Uос снимается с обмотки якоря ТГ через делитель (R8,R9) и подается на инверсный вход операционного усилителя А1. На прямой вход этого усилителя поступает напряжение задания Uз с одного из задатчиков скорости: R1 (заправочная), R2 (толчковая) или ЦЗС (для скоростей, которые выше заправочной). Развязка цепей различных задатчиков скорости осуществляется с помощью вентильных диодов V1,V2,V3. Для плавного вывода двигателя М1 на заданную угловую скорость, в прямой цепи установлено интегрирующее RC-звено (на конденсаторе С1, сопротивлениях зарядки R3 или R4 и разрядки - R5).

Внутренний контур обратной связи с использованием ДТЯ служит для защиты двигателя от перегрузок, которые могут возникнуть при его работе на печатной машине. Нагрузка на вал двигателя М1 создается тормозной машиной М2 (вал которой соединен с валом М1), стремящейся вращать вал М1 в противоположную сторону. Величина момента сопротивления на валу зависит от уровня напряжения на обмотках статора М2, подающегося с токосьемников автотрансформатора АТ. При увеличении момента сопротивления возрастает и ток якоря, что приводит к повышению падения напряжения на резисторе Rш. Рост разности потенциалов на излучающем диоде оптрона V4 отражается на проводимости фотодиода того же оптрона и, соответственно, меняется потенциал на инверсном входе операционного усилителя А2.

На прямом входе А2 потенциал определяется напряжением Uзт стабилитрона V5. Его максимальное значение соответствует допустимому току якоря (1,2 Iн). При увеличении тока якоря сверх допустимого предела, потенциал на выходе А2 падает, снижается напряжение Uу на входе системы фазного управления и это приводит к падению напряжения на выходе тиристорного преобразователя, а значит и тока якоря.

Напряжение на выходе тиристорного преобразователя по форме представляет собой последовательность импульсов (см.временные диаграммы напряжений на рис.8.2 Рис. 8.2. Векторные (b) и временные (a) диаграммы напряжений), параметры которых (амплитуда, длительность) определяются реакцией СФУ на уровень напряжения Uу. В силу электрической и механической инерционности двигателя импульсность питающего напряжения сглаживается. Этому способствует и то обстоятельство, что за период синусоиды сетевой частоты на выходе ТП возникает шесть импульсов (по одному от каждого полупериода трехфазного напряжения). В результате, при изменении Uу от 0 до 10 В, действующее (среднеквадратичное) значение Uтп меняется в диапазоне от 0 до 220 В.

Цифровой задатчик скорости позволяет менять частоту вращения вала двигателя плавно, по линейному закону. Задатчик состоит из генератора импульсов, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя. При нажатии на кнопку «быстрее» счет импульсов идет на сложение и большая сумма преобразуется ЦАП-ом в большее напряжение задания. По команде «медленнее» все происходит в обратном порядке. При нажатии кнопок «заправка» или «стоп» счетчик обнуляется.

При нажатии кнопки «толчок» двигатель работает на толчковой скорости (5% от номинальной) только до момента, когда кнопка будет отпущена. При нажатии кнопки «заправка» сначала включается предупреждающий сигнал о пуске машины и только после срабатывания реле времени двигатель выходит на заправочную скорость (10% от номинала).

Целью работы является изучение системы автоматического регулирования угловой скорости двигателя, использующей устройства аналоговой, цифровой, импульсной и опто- электроники.

Исходное состояние системы:

    - коммутаторы SF1, SF2 и SF3 разомкнуты;

    - положение токосьемников автотрансформатора АТ соответствует напряжению 0 В на обмотках статора асинхронного двигателя.

    1. Проверить реакцию электропривода на все команды управления.

    2. Снять электромеханические характеристики n=f(I) замкнутой системы регулирования при трех значениях задания скорости, изменяя нагрузку на валу с помощью тормозной машины.

    3. По результатам экспериментов рассчитать коэффициент ошибки поддержания угловой скорости двигателя.

    1. Проверить реакцию системы на различные команды управления, последовательно выводя обьект на толчковую, заправочную и рабочие скорости, нажатием соответствующих клавиш управления («толчок», «заправка», «быстрее», «медленнее») с контролем регулируемого параметра по напряжению на тахогенераторе.

    2. Задать три рабочие скорости (при Uтг = 20В, 16В и 12В).

    В каждом эксперименте снять показания вольтметра тахогенератора и амперметра в цепи якоря двигателя на трех уровнях нагрузки на валу двигателя - минимальной, средней и максимальной (Iя не более 5-6 А), меняя нагрузку повышением напряжения на обмотках статора тормозной машины. Расчет частоты вращения осуществлять по формуле N=kUтг (k=37,5). По полученным данным построить электромеханические характеристики двигателя.

    3. Определить в каждом эксперименте максимальную, минимальную и среднюю скорость (частоту) вращения вала двигателя, считая, что Nср = (Nmax + Nmin)/2. Коэффициент ошибки поддержания скорости для каждого эксперимента вычисляется по формуле Ко = 100(Nmax - Nmin)/Nср.

К защите необходимо:

    - представить отчет с требуемыми по заданию экспериментальными данными, расчетами и характеристиками;

    - изучить схему системы автоматического регулирования скорости двигателя и алгоритм ее работы;

    - знать назначение, принцип действия и схематическое обозначение электронных элементов (оптронов, операционных усилителей, логических микросхем);

    - подготовиться к вопросам преподавателя по указанным темам.

    1. Касаткин А. С., Немцов М. В., Электротехника. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1999. - 542 с.: ил.

    2. Электрооборудование полиграфических машин. Лабораторные работы. Составитель: Артыков Э. С. - М.: МГАП, 2001.-114 с.:ил.

    3. Алиев И. И. Электротехнический справочник. - М.: РадиоСофт, 2000. - 384с.:ил.

© Центр дистанционного образования МГУП