ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ЭЛЕКТРОМАШИННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОКОМ (МОМЕНТОМ)

Полезная модель относится к области электротехники, лабораторным стендам по исследованию электроприводов.
В настоящее время в современном электроприводе растет удельный вес систем управления током, моментом, поэтому задача создания лабораторных стендов для подготовки специалистов этого технического профиля является актуальной.
Регулирование тока, момента двигателей является одной из наиболее общих функций автоматизированного электропривода. Необходимость регулирования тока, момента диктуется предъявляемыми к электроприводам техническими и технологическими требованиями, когда они используются, например, в системах перемотки и натяжения нити, ленты или полосы; вращают барабаны или шпули, принимающие проволоку или ленту после обработки с системой управления натяжением и т.д.
В настоящее время электромашинные системы управления током, моментом реализуются с помощью контура регулирования тока, момента. Типовой контур регулирования тока, момента представлен на рис. 7.17 [1].
Он включает в себя двигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорь которого питается от управляемого выпрямителя, на вход которого подключен выход регулятора тока, на вход которого подается сигнал с задатчика тока, момента и сигнал отрицательной обратной связи с датчика тока якоря двигателя постоянного тока независимого возбуждения.
Недостатком типового контура регулирования тока, момента, описанного в [1], является то, что он работает только в переходном режиме и не может находиться в установившемся режиме.
Этот контур регулирования является главным в системе регулирования натяжения с поддержанием тока, момента [2]. Это устройство для автоматического регулирования натяжения полосы при перемотке принимаем за прототип. Устройство содержит двигатель постоянного тока независимого возбуждения в качестве электропривода разматывателя рулона материала, который питается от управляемого тиристорного выпрямителя, на вход которого подключен выход регулятора тока, состоящий из сумматора и регулятора с управляемым коэффициентом усиления, на вход которого подается сигнал с задатчика момента натяжения перематываемой полосы и сигнал отрицательной обратной связи с датчика тока двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Кроме того устройство содержит тянущие валки с соответствующим электроприводом, в результате чего обеспечивается установившийся режим работы системы автоматического управления моментом натяжения.
Недостатком данного устройства для автоматического регулирования натяжения полосы при перемотке при использовании в качестве учебного лабораторного стенда является то, что для создания момента натяжения на валу двигателя используется технологическая установка, состоящая из разматывателя с рулоном перематываемого материала и тянущих волков с индивидуальным регулируемым электроприводом, которая требует дополнительных эксплуатационных затрат и присутствие квалифицированного персонала, обслуживающего технологическую установку механизма натяжения перематываемого материала (проволоки, ленты).
Техническим результатом предлагаемого лабораторного стенда является исключение этой сложной технологической установки, обеспечивающее упрощение конструкции лабораторного стенда электромашинной системы автоматического управления током, моментом.
Технический результат достигается в лабораторном стенде электромашинной системы автоматического управления током, моментом, включающий двигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорь которого питается от управляемого выпрямителя, на вход которого подключен выход регулятора тока, на вход которого подается сигнал с задатчика тока, момента и сигнал отрицательной обратной связи с датчика тока якоря двигателя постоянного тока независимого возбуждения, в результате того, что вал двигателя постоянного тока независимого возбуждения соединен жесткой муфтой с валом нагрузочной электрической машины постоянного тока, якорь которой замкнут на регулируемое активное сопротивление.
На рис. 1 представлен предлагаемый лабораторный стенд электромашинной системы автоматического управления током, моментом. Он состоит из задатчика тока, момента 1, датчика тока якоря 2, регулятора тока 3, управляемого выпрямителя 4, двигателя постоянного тока независимого возбуждения 5, который соединен жесткой муфтой 6 с валом нагрузочной электрической машины постоянного тока 7, якорь которой замкнут на регулируемое активное сопротивление 8. Ток якоря двигателя 5 контролируется по амперметру 9, а скорость двигателя 5 контролируется по прибору 10, подключенному к тахогенератору 11.
Работа на лабораторном стенде выполняется следующим образом. Для определения экспериментальной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения 5 следует выполнить следующие действия. Включить управляемый выпрямитель 4. Подать с задатчика тока 1 управляющее напряжение на один вход регулятора тока 3. При этом начнется разгон двигателя постоянного тока независимого возбуждения 5 и с датчика тока 2 поступит на другой вход регулятора тока 3 сигнал обратной связи по току. При этом нагрузочная электрическая машина постоянного тока 7 находится в режиме динамического торможения, когда пропорционально скорости будет увеличиваться ток, момент нагрузки, так как якорь нагрузочной электрической машины постоянного тока 7 замкнут на регулируемое активное сопротивление 8. Затем, изменяя движком реостата 8 ток нагрузочной электрической машины постоянного тока 7, снимается зависимость электромеханической характеристики ω=f(Iя). Предлагаемая электрическая схема лабораторного стенда позволяет создать установившийся режим стабилизации тока, момента, что аналогично действию технологической установки, механизма натяжения перематываемого материала в прототипе.
После завершения измерений перевести движки задатчика тока, момента 1 и регулируемого активного сопротивления 8 в нижнее положение согласно схемы, представленной на рис. 1, затем выключить управляемый выпрямитель 4.
Ожидаемый технико-экономический эффект достигается в результате исключения из лабораторного стенда электромашинной системы автоматического управления током, моментом технологической установки, механизма натяжения перематываемого материала, экономии на эксплуатационных затратах, исключения квалифицированного персонала, обслуживающего технологическую установку механизма натяжения перематываемого материала, при эксплуатации предлагаемого лабораторного стенда за счет того, что вал двигателя постоянного тока независимого возбуждения в контуре регулирования тока, момента соединен жесткой муфтой с валом нагрузочной электрической машины постоянного тока, якорь которой замкнут на регулируемое активное сопротивление.
Литература
1. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с: ил. 480-481 стр.
2. Авторское свидетельство SU №1599141 A1. Устройство для автоматического регулирования натяжения полосы при перемотке. Клейменов Ю.С., 1984 г.