PROGRAMY I WYMAGANIA TEORETYCZNE DO ĆWICZEŃ W LABORATORIUM NAPĘDOWYM DLA STUDIÓW DZIENNYCH, WYDZIAŁU ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI.

Transkrypt

1 PROGRAMY I WYMAGANIA TEORETYCZNE DO ĆWICZEŃ W LABORATORIUM NAPĘDOWYM DLA STUDIÓW DZIENNYCH, WYDZIAŁU ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI. Dla ćwiczeń symulacyjnych podane są tylko wymagania teoretyczne. Programy do tych ćwiczeń podawane są w trakcie zajęć, lub w osobnych materiałach. Ćw 1 Jednofazowy układ tyrystorowy Ćw 2 - szkicowanie przebiegów napięcia, prądu obciążenia, oraz napięcia tyrystora dla obciążenia RLE, oraz RLE+Do - Zdejmowanie charakterystyk biegu jałowego silnika: o = f(utw), o = f( o) - Zdejmowanie charakterystyk mechanicznych w układzie z silnikiem i dławikiem dodatkowym z Do i bez Do - Zdejmowanie krzywych granicznych w układzie z silnikiem i dławikiem dodatkowym, z Do i bez Do Układ napędowy z przekształtnikiem 3T 3D Ćw 7 - Rejestracja przebiegów układu z obciążeniem RLE (napięcie, prąd obciążenia, prąd diody zerowej, prąd przewodu fazy R) dla kąta wyzwalania < 60 o i > 60, przy przewodzeniu ciągłym i przerywnym - Zdejmowanie charakterystyk mechanicznych w układzie z silnikiem, dławikiem dodatkowym i bez dławika dodatkowego - Zdejmowanie krzywych granicznych w układzie z silnikiem, dławikiem dodatkowym i bez dławika dodatkowego - Zdejmowanie charakterystyki sterowania U=f( ) dla obciążenia RL lub RLE, przy przewodzeniu ciągłym, lub zdejmowanie charakterystyk mechanicznych w układzie zamkniętym (z regulatorami prędkości i prądu) Układ napędowy z falownikiem napięciowym (układ laboratoryjny) - Zdejmowania charakterystyki U/f - Zdejmowanie charakterystyk elektromechanicznych ( =f(mop), I=f(Mop), =f(mop), P=f(Mop), cos( )=f(mop)) przy trzech różnych częstotliwościach zadanych fm - Pomiar częstotliwości przeskoku pomiędzy podzakresami o stałym stosunku fk/fm, wyznaczenie fkmax i fkmin (fk częstotliwość komutacji) - Pokaz zjawiska nadmodulacji w przebiegu napięcia - Pokaz pracy prądnicowej silnika

2 Ćw 8 Układ napędowy z falownikiem napięciowym (układ przemysłowy) - odczytanie i pomiar wybranych charakterystyk U/f zaprogramowanych w pamięci falownika - wprowadzenie własnej charakterystyki U/f i jej pomiar - zdejmowanie charakterystyk mechanicznych silnika ( =f(mop)) dla różnych wartości kompensacji poślizgu( 0%, Sn, 9%) Ćw 14 Układ łagodnego rozruchu silnika asynchronicznego - Rejestracja przebiegów prądu i prędkości w układzie gwiazda trójkąt dla trzech czasów przełączenia, kalibracja wskazań prądu na oscyloskopie - Rejestracja przebiegów napięcia i prądu silnika, w układzie z softvarem - Rejestracja przebiegów prądu i prędkości silnika, w układzie z softvarem dla różnych nastaw momentu rozruchowego i czasu rozruchu, dobranie optymalnych nastaw - hamowanie w układzie z softvarem, przy nastawionym długim czasie dyskusja zjawisk Ćw 22 Badanie układu Leonarda, pracującego w systemie otwartym - Zdejmowanie charakterystyki Ug= f(iwg) generatora w stanie jałowym - Zdejmowanie charakterystyk mechanicznych silnika, pracującego w układzie Leonarda przy stałym prądzie wzbudzenia generatora (trzy różne wartości) i przy stałym napięciu twornika silnika (trzy różne wartości) - Zdejmowanie charakterystyki = f(utw) silnika przy stałym prądzie twornika, wyznaczenie na jej podstawie parametrów silnika (Rt, c ) - Rozruch układu, oraz hamowanie z odzyskiem energii (pokaz), dyskusja zjawiska Ćw 24 Regulacja prędkości silnika asynchronicznego, pierścieniowego - Pokaz działania układu sterowania - Zdejmowanie charakterystyk elektromechanicznych ( =f(mop), s=f(mop), P1=f(Mop), =f(mop), I1=f(Mop), =f(p2)), dla wszystkich sześciu wartości rezystancji w obwodzie wirnika - wykreślenie na podstawie rodzin charakterystyk =f(mop) i =f(mop) charakterystyk =f(r2d), =f(r2d) przy Mop=const (opcja) - Wykreślenie naturalnej charakterystyki teoretycznej z wzoru Klossa i naniesienie jej na wspólny wykres z pomierzonymi charakterystykami Mop =f(s) - Pokaz programowania sterownika PLC (omówienie zasad programowania, wprowadzenie przykładowego programu, zawartego w instrukcji) (opcja dla specjalności AiR i AiM)

3 Ćw 25 Rozruch i hamowanie silnika asynchronicznego klatkowego - wykonanie połączeń i dokonanie rozruchu w układzie gwiazda trójkąt - wykonanie połączeń i dokonanie i dokonanie hamowania przeciwwłączeniem - wykonanie połączeń i dokonanie i dokonanie hamowania dynamicznego (prądem stałym) Ćw 26 Układ napędowy z silnikiem prądu stałego i przerywaczem do regulacji prędkości obrotowej. - badania przebiegów czasowych prądu i napięcia wirnika silnika dla różnych warunków pracy układu. - badanie charakterystyki sterowania, tj. zależności prędkości obrotowej nieobciążonego silnika w funkcji współczynnika wypełnienia - badanie charakterystyk obciążenia, tj. =f(mop), w układzie otwartym - badania stanów dynamicznych: rozruchu, zatrzymania, zmiany obciążenia w układzie otwartym - badanie stanów dynamicznych w układzie zamkniętym

4 WYMAGANY ZAKRES WIEDZY TEORETYCZNEJ W LABORATORIUM NAPĘDU I AUTOMATYKI NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO Ćw 1 Jednofazowy układ tyrystorowy Ćw 2 - przebiegi czasowe w układzie 4T lub 2T, z diodą zerową i bez (napięcie i prąd obciążenia i tyrystorów) dla obciążenia RL, RLE - charakterystyki mechaniczne silnika obcowzbudnego prądu stałego, przy stałym wzbudzeniu, z twornikiem zasilanym przez prostownik - definicja krzywych granicznych, wpływ indukcyjności twornika, oraz dołączonej diody zerowej na kształt krzywych granicznych - cel stosowania diody zerowej w układzie z obciążeniem RL, RLE Układ napędowy z przekształtnikiem 3T 3D Ćw 7 - przebiegi czasowe w układzie 3T 3D (napięcie, prąd obciążenia prąd diody zerowej) dla obciążenia RL, RLE, przy kącie wyzwalania < 60 0 i > charakterystyka sterowania Uśr = f( ) prostowników półsterownych i w pełni sterowanych przy ciągłym przewodzeniu prądu obciążenia - charakterystyki mechaniczne silnika obcowzbudnego prądu stałego, przy stałym wzbudzeniu, z twornikiem zasilanym przez prostownik - krzywe graniczne (definicja), kształt krzywych granicznych dla silnika, zasilanego prostownikiem półsterownym, wpływ indukcyjności twornika na kształt krzywych granicznych - utrata sterowalności mostka 3T-3D i sposoby zapobiegania temu zjawisku - cel stosowania diody zerowej w mostku 3T-3D Układ napędowy z falownikiem napięciowym (układ laboratoryjny) - modulacja PWM na przykładzie modulacji naturalnej - ogólna budowa napięciowego falownika PWM - widmo harmonicznych w modulacji PWM - wpływ ograniczenia częstotliwości pracy łaczników na sterowanie falownikiem PWM - schemat zastępczy silnika indukcyjnego - skalarna regulacja częstotliwościowa prędkości silników indukcyjnych (U/f = const). - hamowanie prądnicowe silnika indukcyjnego wyjaśnienie zjawiska i ilustracja przy pomocy charakterystyk mechanicznych - obliczanie momentu oporowego, sprawności i współczynnika mocy silnika (jeśli dane są: napięcie i prąd przewodowy, moc czynna, pobierana z sieci, moc na wale, oraz prędkość silnika)

5 Ćw 8 Układ napędowy z falownikiem napięciowym (układ przemysłowy) Ćw 14 - Wymagania jak dla ćwiczenia nr 7 Układ łagodnego rozruchu silnika asynchronicznego - regulacja prędkości poprzez zmianę napięcia zasilania stojana, wpływ na charakterystyki mechaniczne - porównanie rozruchu przy pomocy przełącznika gwiazda trójkąt z rozruchem poprzez zmianę rezystancji wirnika - sterowanie napięciem realizowane w układzie odwrotnie równoległym zasada działania, przebiegi napięcia i prądu obciążenia typu R i RL - prądnica obcowzbudna jako obciążenie silnika, wzór na moment oporowy - hamowanie silnika indukcyjnego ze zwrotem energii do sieci, warunki, ilustracja procesu przy pomocy charakterystyk mechanicznych Ćw 22 Badanie układu Leonarda, pracującego w systemie otwartym - porównanie charakterystyk mechanicznych silnika obcowzbudnego, pracującego w układzie Leonarda (przy stałym prądzie wzbudzenia generatora) z charakterystykami naturalnymi (przy stałym napięciu twornika silnika) - rozruch silnika w układzie Leonarda - hamowanie prądnicowe w układzie Leonarda Ćw 24 Regulacja prędkości silnika asynchronicznego, pierścieniowego - charakterystyki mechaniczne silnika indukcyjnego, pierścieniowego przy zmianie rezystancji w obwodzie wirnika - zalety i wady regulacji prędkości poprzez zmianę rezystancji wirnika silnika - ilustracja procesu rozruchu ze skokową zmianą rezystancji wirnika przy pomocy charakterystyk mechanicznych - obliczanie charakterystyk mechanicznych z wzoru Klossa - obliczanie momentu oporowego, sprawności i współczynnika mocy silnika (jeśli dane są: napięcie i prąd przewodowy, moc na wale, moc czynna, pobierana z sieci oraz prędkość silnika)

6 Ćw 25 Rozruch i hamowanie silnika asynchronicznego klatkowego - odbiornik trójfazowy, połączony w gwiazdę i w trójkąt zależności między napięciami i prądami przewodowymi i fazowymi - jak zastosowanie przełącznika gwiazda trójkąt obniża udarowy prąd przewodowy? - hamowanie dynamiczne, hamowanie przez przeciwwłączenie zasada działania, porównanie Ćw 26 Układ napędowy z silnikiem prądu stałego i przerywaczem do regulacji prędkości obrotowej. - przebiegi czasowe w układzie przerywacza, zasilającego silnik prądu stałego - charakterystyki mechaniczne silnika obcowzbudnego prądu stałego, przy stałym wzbudzeniu, z twornikiem zasilanym przez przerywacz - definicja krzywych granicznych, wpływ indukcyjności twornika na ich kształt - charakterystyka sterowania Uśr = f( ) ( współczynnik wypełnienia) przerywacza przy ciągłym przewodzeniu prądu obciążenia

7 ĆWICZENIA SYMULACYJNE SK - 1 ( TCAD ) Jednofazowy mostkowy prostownik sterowany 2T, 4T. - Wymagania jak w ćwiczeniu nr 1, oraz dodatkowo sekwencja wyzwalania tyrystorów w mostku 2T i 4T SK 3 ( TCAD ) Trójfazowy półsterowany układ prostownikowy 3T-3D. - przebiegi czasowe w układzie 3T 3D (napięcie, prąd obciążenia prąd diody zerowej) dla obciążenia RL, RLE, przy kącie wyzwalania < 60 0 i > zagadnienie utraty sterowalności w mostku 3T-3D - wpływ dołączenia diody zerowej do mostka 3T-3D w stanie normalnej pracy (przebiegi napięć i prądów w układzie) - dioda zerowa jako zabezpieczenie przed utratą sterowalności (przebiegi napięć i prądów w układzie) SK - 5 ( TCAD ) Trójfazowy falownik z modulacją szerokości impulsów PWM. - modulacja PWM zasada - widmo harmoniczne napięcia, uzyskanego z falownika PWM - ogólna budowa falownika PWM - nadmodulacja wyjaśnienie zjawiska SK - 6 ( TCAD ) Symulacja i analiza pracy układu napędowego z falownikiem PWM. - Wymagania jak w ćwiczeniu SK-5 SK - 2 ( MATLAB ) Symulacja zautomatyzowanego układu napędowego z podporządkowanym układem regulacji prądu i prędkości. - zasada działania układu regulacji kaskadowej - dobór nastaw regulatora prądu i prędkości wg kryteriów Kesslera (kryterium modułowego i kryterium symetrycznego optimum) - rola ograniczenia prądowego w procesie rozruchu, hamowania i nawrotu badanego układu napędowego - wpływ rodzaju momentu oporowego (potencjalny, reakcyjny) na pracę badanego układu napędowego

8 SK - 4 ( MATLAB ) Symulacja działania obcowzbudnego silnika prądu stałego. - elektryczny schemat zastępczy obcowzbudnego silnika prądu stałego - równania różniczkowe, opisujące silnik obcowzbudny prądu stałego - równania silnika w stanie ustalonym - przekształcenie Laplace'a równań silnika - transmitancja, schematy blokowe i ich przekształcanie - opis dynamiki w przestrzeni stanów - rodzaje momentów oporowych SK - 7 ( MATLAB ) Wprowdzenie do metody wektorów przestrzennych. - wektor przestrzenny definicja i podstawowe zależności - transformacja wektora przestrzennego między różnymi układami współrzędnych SK - 8 ( MATLAB ) Wektorowy model silnika indukcyjnego klatkowego. - wektor przestrzenny definicja i podstawowe zależności - transformacja wektora przestrzennego między różnymi układami współrzędnych - podstawowe równania silnika indukcyjnego w postaci wektorowej - równania silnika indukcyjnego we wspólnym układzie współrzędnych: nieruchomym, związanym ze stojanem, lub wirujacym z dowolnie wybraną prędkością SK - 9 ( MATLAB ) Modulacją szerokości impulsów PWM metoda naturalna, z sygnałem nośnym. - modulacja PWM zasada - rodzaje modulacji PWM z sygnałem nośnym - nadmodulacja wyjaśnienie zjawiska SK - 10 ( MATLAB ) Hamowanie dynamiczne silnika DC. - elektryczny schemat zastępczy oraz równania różniczkowe opisujące obcowzbudny silnik prądu stałego przy pracy silnikowej i podczas hamowania dynamicznego. - Rozwiązywanie równań różniczkowych przy pomocy przekształcenia Laplace a - transmitancja, schematy blokowe i ich przekształcanie - ilustracja stanów dynamicznych napędu na płaszczyźnie moment prędkość