Opracowanie uklad leonarda.pdf

POLITECHNIKA L SKA

WYDZIAŁ IN YNIERII RODOWISKA I ENERGETYKI

INSTYTUT MASZYN I URZ DZE ENERGETYCZNYCH

LABORATORIUM ELEKTRYCZNE

Układ LEONARDA.

(E – 19)

www.imiue.polsl.pl/~wwwzmiape

Opracował: Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ

Sprawdził: Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ

Zatwierdził: Dr hab. in . Janusz KOTOWICZ

1. Cel wiczenia.

Celem wiczenia jest poznanie mo liwo ci regulacji pr dko ci obrotowej

silnika nap dowego pr du stałego (w du ych granicach), oraz praktyczne

wyznaczenie wpływu zmian napi zasilaj cych i pr dów wzbudzenia

poszczególnych maszyn układu Leonarda na pr dko obrotow silnika

nap dowego.

2. Wprowadzenie.

2.1. Układ Leonarda I stopnia.

Regulacja pr dko ci obrotowej w bardzo szerokich granicach jest cz sto

wymagana w ró nych układach nap dowych. Nabiera ona szczególnego

znaczenia, gdy chodzi o regulacj pr dko ci silników du ej i najwi kszej mocy,

a w szczególno ci o regulacj wielokrotnie powtarzan w ci gu godziny.

Przykładem takich warunków pracy mog by w górnictwie maszyny

wyci gowe, a w hutnictwie układy walcownicze. Spo ród wielu wzgl dów,

jakie powinny by brane pod uwag przy doborze typu silnika i najbardziej

wła ciwej metody regulacji, na pierwszym miejscu nale y wymieni

zagadnienie ekonomiczno ci pracy układu. Z tych wła nie wzgl dów nie mo na

stosowa w tych warunkach silnika asynchronicznego pier cieniowego z

regulacj pr dko ci za pomoc opornika w obwodzie wirnika lub silnika pr du

stałego z regulacj szeregow . Poniewa regulacja bocznikowa nie zapewnia

regulacji w dół w zakresie pr dko ci do n = 0, dlatego te nale y stosowa

rozwi zania specjalne. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych specjalnych

elektromaszynowych układów regulacyjnych jest układ Leonarda .

Na rysunku 1 przedstawiono schematycznie zasadnicze elementy układu

Leonarda I stopnia. Układ ten umo liwia uzyskanie w bardzo szerokim

zakresie, bardzo płynnej regulacji pr dko ci obrotowej urz dzenia

nap dzanego.

U WE

I FG

I FM

Rys.1. Schemat układu Leonarda pierwszego stopnia.

Regulacj pr dko ci silnika nap dowego M (silnik pr du stałego)

uzyskuje si w układzie Leonarda przez zmian napi cia twornika pr dnicy G

(U WE ) zasilaj cej bezpo rednio silnik M lub przez zmian jego pr du

wzbudzenia (I FM ) .

Bezpo rednie poł czenie elektryczne ("na sztywno") twornika pr dnicy

pr du stałego G z wirnikiem silnika pr du stałego M nosi nazw "wału

elektrycznego" . Analogia do wału w sensie fizycznym wynika z mo liwo ci

przenoszenia przez „wał elektryczny” momentu mechanicznego.

Napi cie pr dnicy (U WE ) zmieniamy reguluj c rezystancj w obwodzie

pr du wzbudzenia pr dnicy G – (I FG ) . Przeł czenie biegunowo ci uzwojenia

wzbudzenia pr dnicy G umo liwia zmian kierunku wirowania silnika. Chc c

uzyska pr dko ci obrotowe – n wi ksze ni wyst puj c przy napi ciu

znamionowym, zwi kszamy rezystancj w obwodzie pr du wzbudzenia silnika

M. Stosowana regulacja polega na osłabieniu strumienia pola magnetycznego

silnika nap dowego M. Zmniejszaj c opornikiem pr d wzbudzenia I FM

zmniejszamy warto strumienia magnetycznego silnika, zwi kszaj c

jednocze nie jego pr dko obrotow – n (schematycznie R FM , I FM , , n ).

Uzwojenia wzbudzenia wszystkich wyst puj cych w układzie maszyn

zasila (nap dzana tym samym silnikiem trójfazowym – S ) samowzbudna

pr dnica bocznikowa pr du stałego – W nazywana wzbudnic (lub czasami

przedwzbudnic ) .

2.2. Układ Leonarda II stopnia.

W przypadku du ych i bardzo du ych mocy (MW) silnika nap dzaj cego M

stosuje si pewn odmian układu Leonarda tzw. układ Leonarda II stopnia

pokazany na rysunku 2 (zwany równie kwadratowym układem Leonarda).

Układ ten pozwala ograniczy pr dy w obwodach rezystancji steruj cych.

Rys.2. Schemat układu Leonarda stopnia drugiego.

Regulacj pr dko ci silnika nap dzaj cego M uzyskujemy podobnie jak w

układzie Leonarda I stopnia. Pr dnica – G i silnik – M s maszynami o

wzbudzeniu obcym i regulacja ich pr dów wzbudzenia odbywa si teraz

bezpo rednio przez regulacj napi tworników pr dnic pomocniczych

odpowiednio GG dla pr dnicy i GM dla silnika. Napi cia tworników pr dnic

pomocniczych GG i GM regulujemy jak uprzednio poprzez zmian rezystancji w

ich obwodach wzbudzenia.

3. Badania i pomiary.

3.1. Okre lenie wielko ci mierzonych.

Mo liwo ci regulacji pr dko ci obrotowej w układzie Leonarda (I stopnia)

okre limy dokonuj c pomiaru nast puj cych wielko ci:

U GW – napi cie twornika wzbudnicy,

I FW – pr d wzbudzenia wzbudnicy,

n W – pr dko obrotowa wzbudnicy ( nap dzanej silnikiem

asynchronicznym trójfazowym ),

U WE – napi cie „wału elektrycznego” ( napi cie twornika pr dnicy ),

I WE – pr d „wału elektrycznego” ( pr d silnika nap dowego ),

I FG – pr d wzbudzenia pr dnicy,

I FM – pr d wzbudzenia silnika nap dowego,

n M – pr dko obrotowa silnika nap dowego.

Na podstawie pomiarów wyznaczymy charakterystyki, przedstawiaj ce

zale no pr dko ci obrotowej silnika nap dowego – n M od pr dów

wzbudzenia pr dnicy i silnika oraz od napi cia wzbudnicy.

3.2. Schemat układu pomiarowego.

W celu okre lenia mo liwo ci regulacyjnych pr dko ci obrotowej w układzie

Leonarda zestawiono układ pomiarowy przedstawiony na rysunku 3.

n M

Urz dzenie

nap dzane

Rys.3. Schemat układu

pomiarowego.

3.3. Przebieg wiczenia.

1. Odczyta i zapisa dane znamionowe maszyn układu Leonarda.

2. Wykona pomiary pr dko ci obrotowej – n M w funkcji zmian napi cia

wzbudzenia – U GW przy stałej warto ci rezystancji w obwodach

wzbudzenia pr dnicy i silnika nap dowego.

3. Wykona pomiary pr dko ci obrotowej – n M w funkcji zmian pr du

wzbudzenia pr dnicy – I FG przy stałej warto ci napi cia wzbudzenia – U GW

i stałej warto ci pr du wzbudzenia silnika nap dowego – I FM .

4. Wykona pomiary pr dko ci obrotowej – n M w funkcji zmian pr du

wzbudzenia silnika nap dowego – I FM przy stałej warto ci napi cia

wzbudzenia – U GW i stałej warto ci pr du wzbudzenia pr dnicy – I FG .

5. Wyniki pomiarów nale y sukcesywnie notowa w tabelach pomiarowych

(dane poni ej) .

Lp.

U GW I FW

n W

U WE I WE

I FG

I FM

n M

[ V ] [ A ] [obr/min] [ V ] [ A ] [ A ] [ A ] [obr/min]

itd.

Tabele nale y pobra z ZAŁ CZNIKA do instrukcji.

4. Opracowanie wyników pomiarów.

1. Sporz dzi wykresy zale no ci:

· n M = f(U GW ) przy R FG = const. i R FM = const. ,

· n M = f(I FG ) przy U GW = const. i I FM = const.,

· n M = f(I FM ) przy U GW = const. i I FG = const.,

2. Okre li wpływ zmian warto ci napi cia wzbudzenia, pr du wzbudzenia

pr dnicy i pr du wzbudzenia silnika nap dowego na warto pr dko ci

obrotowej wału silnika nap dowego.

5. Sprawozdanie.

Sprawozdanie powinno zawiera :

1. Stron tytułow (nazw wiczenia, numer sekcji, nazwiska i imiona wicz cych

oraz dat wykonania wiczenia).

2. Dane znamionowe maszyn ( moc, napi cie, pr d, obroty, współczynnik mocy ).

3. Schemat układu pomiarowego.

4. Tabele wyników pomiarowych.

5. Wykresy podanych (w pkt 4) zale no ci.

6. Uwagi i wnioski (dotycz ce mo liwo ci regulacji pr dko ci obrotowej w

układzie Leonarda, przebiegu charakterystyk, ich odst pstw od przebiegów

teoretycznych, poprawno ci metod pomiaru itp.) .

À Wszelkie prawa zastrze one

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: