Указания к выполнению экспериментальных исследований

Исследования по п. 9.1 рабочего задания (Исследовать логику работы цепей коррекции регуляторов) производятся в автономном режиме работы силовых агрегатов одного из стендов (например – нечетного). После общей подготовки стендов к исследованиям (включения выключателей сети ВС и включения на прогрев вольтметров и одного из осциллографов) следует на выбранном для выполнения экспериментальных исследований стенде произвести следующие подготовительные операции:

- включить тумблеры S₆, S₇, S₈, S₉, S₁₀, S₁₁, что обеспечит последующий режим работы приводного электродвигателя с регулятором частоты, а генератора – с регулятором напряжения;

- включить тумблер S₃, «утопить» клавиши 1, 2 и убедиться в том, что после выполнения этой операции стрелки микроамперметров PA₁ и PA₂ находятся на нулевых отметках своих шкал (при отклонении стрелок микроамперметров PA₁ и PA₂ от нулевых значений следует ручками потенциометров RP₁ и RP₂ скорректировать показания микроамперметров);

- с помощью коротких измерительных концов подключить вольтметр на любое из фазных напряжений генератора (настройка электронных вольтметров должна соответствовать режиму измерения переменного напряжения на шкале 200);

- «утопить» одну из клавиш под амперметром PA (целесообразно использовать амперметр PA и вольтметр для регистрации тока и напряжения в одноименных фазах генератора).

Выполнив указанные подготовительные операции, тумблером S произвести запуск силовых агрегатов стенда.

Далее эксперимент по определению логики работы цепей коррекции проводится раздельно для каждого из регуляторов в режиме холостого хода генератора стенда.

Исследование логики работы цепи коррекции в регуляторе частоты производится в следующем порядке:

- выставить (если это необходимо) стрелку микроамперметра PA₂ на нулевое значение шкалы прибора;

- подключить измерительные концы осциллографа к гнездам X₁, X₂ обмотки управления электродвигателя;

- с помощью ручки потенциометра RP₁ установить нижнюю границу (380 Гц.) генератора (минимальную частоту переменного тока генератора рекомендуется ограничить целым числом делений на шкале микроамперметра PA₁).

Созданный при этом режим работы силовых агрегатов стенда следует принять за первую экспериментальную точку. Последующие экспериментальные точки следует формировать пошаговым (0.5 mA) изменением тока в цепи коррекции регулятора частоты. Последняя экспериментальная точка процесса изменения частоты генератора не должна значительно отличаться от верхней границы, равной 420 Гц.

Экспериментальные данные заносятся в таблицу вида

Таблица Э1 9.1

По завершении эксперимента, связанного с изучением логики работы корректирующего устройства регулятора частоты, следует установить нулевое значение тока в цепи коррекции регулятора частоты (по шкале микроамперметра PA₁), после чего можно перейти к экспериментальному исследованию логики работы корректирующей цепи регулятора напряжения.

Исследование логики работы цепи коррекции в регуляторе частоты производится в следующем порядке:

- выставить (если это необходимо) стрелку микроамперметра PA₁ на нулевое значение шкалы прибора;

- подключить измерительные концы осциллографа к гнездам X₂, X₃ обмотки управления генератора;

- с помощью ручки потенциометра RP₂ генератор вводится в режим работы с минимальным уровнем напряжения переменного тока (при выставке минимального напряжения генератора не следует выходить за границы тока в цепи коррекции, определяемые неравенством -5 mA < I_OY2 < +5 mA);

Созданный при этом режим работы генератора следует принять за первую экспериментальную точку. Последующие экспериментальные точки следует формировать пошаговым (1.0 mA) изменением тока в цепи коррекции регулятора напряжения.

Экспериментальные данные заносятся в таблицу вида

Таблица Э2 9.1

По завершении указанных экспериментальных исследований следует убедиться в сохранении работоспособности регуляторов при существовании в цепях коррекции регуляторов сигналов, приводящих к наибольшим значениям частоты переменного тока и напряжения генератора. Эксперимент проводится в два этапа.

На первом этапе исследований, с помощью ручек потенциометров RP₁ и RP₂ следует установить токи в цепях коррекции регуляторов, соответствующие (по выполненной части эксперимента) наибольшим значениям частоты и напряжения генератора. Далее, не изменяя настройки цепей коррекции регуляторов, снимается внешняя характеристика генератора (зависимость напряжения генератора от тока нагрузки). Экспериментальные данные вносятся в таблицу вида

Таблица Э3 9.1

Примечание. В режиме холостого хода генератора и в режиме его максимальной нагрузки следует убедиться (подключая последовательно измерительные концы осциллографа к паре гнезд X₁, X₂ и к паре гнезд X₂, X₃) в том, что оба регулятора сохраняют работоспособность при выбранной их настройке по режиму холостого хода.

На втором этапе исследований, с помощью ручек потенциометров RP₁ и RP₂ следует установить токи в цепях коррекции регуляторов, соответствующие (по выполненной части эксперимента) наименьшим значениям частоты и напряжения генератора. Далее, не изменяя настройки цепей коррекции регуляторов, снимается внешняя характеристика генератора (зависимость напряжения генератора от тока нагрузки). Экспериментальные данные вносятся в таблицу вида

Таблица Э4 9.1

Примечание. В режиме холостого хода генератора и в режиме его максимальной нагрузки следует убедиться (подключая последовательно измерительные концы осциллографа к паре гнезд X₁, X₂ и к паре гнезд X₂, X₃) в том, что оба регулятора сохраняют работоспособность при выбранной их настройке по режиму холостого хода.

После выполнения указанных исследований необходимо перевести генератор в режим холостого хода (отключить нагрузку) и вернуть с помощью ручек потенциометров RP₁ и RP₂ показания микроамперметров PA₁ и PA₂ к нулевым значениям токов. После выполнения указанных операций можно перейти к выполнению очередного пункта рабочего задания.

При выполнении экспериментальных исследований по п.9.2 рабочего задания (Снять характеристики дискриминаторов) следует обратить внимание на то, что в автономном режиме работы генератора оборудование лабораторного стенда допускает экспериментальное определение выходной характеристики только одного из дискриминаторов – индикатора активного тока (ИАТ). Об особенностях определения выходной характеристики индикатора реактивного тока (ИРТ) будет сказано ниже.

Эксперимент выполняется на стенде, оборудование которого было использовано при выполнении первого пункта рабочего задания.

При снятии выходной характеристики ИАТ предусматриваются два режима работы генератора переменного тока – режим работы генератора, в котором его напряжение поддерживается регулятором напряжения (с формой напряжения, зависящей от величины тока в обмотке подмагничивания спинки якоря), и режим работы генератора на естественной внешней характеристике (со стабильной формой напряжения).

Для подготовки стенда к выполнению экспериментальных исследований необходимо:

- «утопить» клавишу 4 на стенде (при выполнении этой операции следует обратить внимание, чтобы клавиша 2 осталась по-прежнему в «утопленном» состоянии);

- подключить измерительные концы вольтметра стенда с работающим генератором к гнездам X₁₇, X₁₉ (для фиксации выходного сигнала ИАТ вольтметр необходимо перевести в режим измерения постоянного напряжения на шкале 20);

- подключить длинными измерительными концами вольтметр смежного стенда к гнездам X₁₆, X₁₈ (для фиксации выходного сигнала ИРТ вольтметр смежного стенда необходимо перевести в режим измерения постоянного напряжения на шкале 20);

Если после выполнения указанных подготовительных операций выходные напряжения дискриминаторов (показания вольтметров) будут отличны от нулевых значений, то необходимо произвести их подстройку.

Внимание. Устройства подстройки дискриминаторов (ручка ползунка потенциометра R₂₁ в схеме ИАТ и ручка ползунка потенциометра R₂₂ в схеме ИРТ) размещены на каждом из стендов, рядом с микроамперметрами PA₁ и PA₂. И ручка ползунка потенциометра R₂₁ (расположена рядом с микроамперметром PA₁), и ручка ползунка потенциометра R₂₂ (расположена рядом с микроамперметром PA₂) имеют шлицевые прорези, что допускает выполнение корректирующих операций только с использованием шлицевой отвертки («шлицевая отвертка» находится в свободном гнезде одного из вольтметров). В дальнейшем операцию по коррекции настройки ИАТ понимать как воздействие на ползунок потенциометра R₂₁ (ПП_ИАТ), а операцию по коррекции настройки ИРТ понимать как воздействие на ползунок потенциометра R₂₂ (ПП_ИРТ).

Далее, начиная с режима холостого хода генератора, экспериментальные точки формируются ступенчатым изменением тока генератора посредством системы тумблеров S₄, S₄₁, S₄₂, S₄₃, S₄₄. Эксперимент состоит в поучении двух серий экспериментальных точек.

Первая серия точек снимается при работе генератора с регулятором напряжения.

Внимание. Прежде чем приступить к формированию экспериментальных точек, следует проверить правильность подключения измерительных концов вольтметра к гнездам X₁₇, X₁₉ ИАТ. Проверка правильности подключения измерительных концов вольтметра выполняется путем включения одной ступени нагрузки. При включенной нагрузке показание вольтметра должно иметь положительный знак.

Вторая серия экспериментальных точек снимается при отключенном регуляторе напряжения.

Для подготовки лабораторного стенда к проведению эксперимента следует (после завершения предыдущего эксперимента) отключить нагрузку генератора и, вернув в исходное положение тумблеры S₉, S₁₀, S₁₁ и клавишу 2, снять вторую серию экспериментальных точек.

Обратить внимание, чтобы при возвращении в исходное положение клавиши 2, клавиша 4 осталась в «утопленном» состоянии.

Экспериментальные данные вносятся в таблицу вида

Таблица Э1 9.2

После завершения эксперимента, связанного с определением выходной характеристики ИАТ следует, отключив нагрузку от работающего генератора и оставив его в режиме холостого хода, подготовить оборудование стендов для проведения эксперимента, связанного с определением выходной характеристики ИРТ.

Для подготовки стендов к эксперименту необходимо:

- заменить в вольтметре смежного стенда длинные измерительные концы короткими концами;

- подключить вольтметры обоих стендов к гнездам одноименных фазных напряжений и перевести вольтметры в режим измерения переменного тока на шкале 200;

- ввести в фазы, к которым подключены вольтметры, амперметры PA на обоих стендах («утопить соответствующие клавиши под амперметрами PA);

- убедившись в том, что на стенде с работающим генератором «утоплена» клавиша 1, включен тумблер S₃, а стрелка микроамперметра PA₁ находится в нулевом положении, включить на смежном стенде тумблер S₃ и выставить (при необходимости) с помощью ручки потенциометра RP₁ нулевое значение тока по микроамперметру PA₁;

- убедившись в том, на стенде с работающим генератором клавиша 4 находится в «утопленном» состоянии, «утопить» клавишу 4 на смежном стенде;

- включить на обоих стендах тумблеры S₂ и ручками потенциометров R_PГ сделать минимальными значения токов в обмотках управления генераторов (ОУГ);

- подключить измерительные концы осциллографа к гнездам X, X в тракте нагрузок стендов;

- включить на смежном стенде тумблеры S₆, S₇, S₈;

- тумблером S произвести запуск силовых агрегатов смежного стенда.

Убедившись в том, что генератор смежного стенда вышел на требуемый по эксперименту режим работы (привод генератора работает с регулятором частоты, генератор работает на естественной внешней характеристике), следует выполнить подстройку (привести к нулевым значениям выходные сигналы) дискриминаторов смежного стенда. Подстройка дискриминаторов выполняется изменением положения ползунков потенциометров ПП_ИАТ и ПП_ИРТ. Контроль правильности выполнения данной операции ведется по показаниям вольтметра, который следует перевести в режим измерения постоянного тока на шкале 20.

После выполнения операции по подстройке дискриминаторов необходимо вернуть вольтметр смежного стенда в режим измерения переменного тока на шкале 200 и подключить измерительные концы вольтметра на фазное напряжение генератора.

Замечание. Нагрузка генераторов (резисторы, выполненные намоткой проводника на цилиндрический каркас) не допускает изменения своего характера, поэтому для исследования характеристик индикаторов реактивного тока используется режим параллельной работы генераторов. Этот режим работы (лабораторная работа 8) допускает получение нагрузки любого характера на зажимах любого из генераторов системы генерирования.

Далее следует произвести синхронизацию генераторов и создать режим их параллельной работы. Операция по выравниванию частот генераторов производится ручками потенциометров RP₁ (при выполнении этой операции целесообразно оперировать ручкам потенциометров RP1 обоих стендов, добиваясь равных и противоположных по знаку отклонений стрелок микроамперметров PA₁). Выравнивание напряжений генераторов производится с помощью ручки потенциометра RP_Г генератора, напряжение которого в существующем режиме работы является наибольшим.

Режим параллельной работы генераторов создается одновременным включением тумблеров S₅ на обоих стендах.

Если, после создания режима параллельной работы, фазные токи генераторов будут отличаться от нулевых значений, следует, оперируя ручками потенциометров RP₁ и RP_Г, привести их к нулевым значениям.

Полученный при этом режим работы генераторов системы генерирования принимается за исходное состояние системы генерирования, необходимое для проведения запланированных исследований.

Для выполнения экспериментальных исследований необходимо перенести измерительные концы вольтметров обоих стендов в гнезда X₁₆, X₁₈ и перевести вольтметры в режим измерения постоянного тока на шкале 20. Для проверки правильности подключения измерительных концов вольтметров к гнездам X₁₆, X₁₈ следует уменьшить ЭДС одного из генераторов (операция выполняется ручкой потенциометра RP_Г в сторону увеличения тока в ОУГ генератора). Степень уменьшения ЭДС генератора следует контролировать по величине фазных токов генераторов, которые на должны превышать значения в 8 А. В созданном режиме работы системы генерирования, вольтметр, который расположен на стенде с большим значением ЭДС генератора (с меньшим током в ОУГ), должен показывать положительный знак регистрируемого напряжения. Вольтметр другого стенда должен показывать при этом уровень напряжения с отрицательным знаком.

Если показания вольтметров стендов не согласуются с этим положением, то следует поменять местами измерительные концы вольтметров в гнездах X₁₆, X₁₈.

Установив порядок подключения измерительных концов вольтметров к измерительным гнездам X₁₆, X₁₈, следует перевести измерительные приборы PAV стендов в режим измерения тока, потребляемого приводным электродвигателем, можно приступить к выполнению экспериментальных исследований.

Первую экспериментальную точку целесообразно сформировать, установив величину тока в 8 А в фазе одного из генераторов (операция выполняется с помощью ручки потенциометра RP_Г того же стенда, с которого производилось воздействие на систему генерирования при определении правильности подключения измерительных концов вольтметров к гнездам X₁₆, X₁₈). Последующие экспериментальные точки формируются путем уменьшения фазных токов генераторов с шагом в 2 А.

Внимание. Если в очередной экспериментальной точке фазные токи будут различаться по величине, то показания измерительных приборов стендов следует снимать раздельно, ориентируясь на рекомендации наибольшей величине фазного тока и шагу его изменения. Выходное напряжение индикатора реактивного тока и выходное напряжение индикатора активного тока фиксируются вольтметром стенда переносом его измерительных концов в гнезда X₁₆, X₁₈ или в гнезда X₁₇, X₁₉ с соблюдением ранее установленной полярности.

Экспериментальные данные заносятся в таблицу вида

Таблица Э2 9.2

По окончании экспериментальных исследований необходимо

- вывести генераторы из режима параллельной работы (вернуть в исходное положение тумблеры S₅ обоих стендов),

- произвести останов силовых агрегатов стендов (вернуть в исходное положение тумблеры S)

- вернуть в исходное положение тумблеры S₂ обоих стендов.

Для подготовки стендов к выполнению экспериментальных исследований по п. 9.3 рабочего задания (Настройка дискриминаторов в системе генерирования с параллельной работой генераторов переменного тока по методу мнимостатических характеристик) необходимо:

- убедиться в том, что на обоих стендах тумблеры S₆, S₇, S₈ находятся в замкнутом состоянии, тумблеры S₂ разомкнуты, клавиши 1, 2, 4 находятся в «утопленном» состоянии, тумблеры S₃ включены, а клавиши измерительного прибора PAV находятся в верхнем положении;

- с помощью ручек потенциометров RP₁ и RP₂ выставить (если это необходимо) нулевые значения токов на шкалах микроамперметров PA₁ и PA₂;

- включить на обоих стендах тумблеры S₉, S₁₀, S₁₁;

После выполнения указанных операций тумблерами S произвести поочередный запуск силовых агрегатов стендов.

После запуска силовых агрегатов стендов необходимо убедиться в том. Что в режиме холостого хода силовых агрегатов (режим работы на текущий момент исследований) равны нулю выходные напряжения и ИАТ, и ИРТ. Для этого надо перенести измерительные концы вольтметров стендов с соблюдением полярности и режимов настройки вольтметров (режим постоянного тока на шкале 20) сначала в измерительные гнезда X₁₇, X₁₉, затем – в измерительные гнезда X₁₆, X₁₈. Если в первой из названных позиций показания вольтметров будут отличаться от нулевых значений, то необходимо произвести коррекцию настройки выходного напряжения ИАТ (перемещением ПП_ИАТ). Если будут отличными от нулевых значений показания вольтметров во второй из названных позиций, то коррекция выходных напряжений ИРТ (перемещением ПП_ИРТ)

Проверив состояние дискриминаторов, следует произвести синхронизацию генераторов и перевести систему генерирования в режим параллельной работы источников электроэнергии. При выполнении операции по синхронизации генераторов (при последовательном воздействии ручками потенциометров RP₁ и ручками RP₂ стендов на корректирующие цепи регуляторов) необходимо следить, чтобы к конечному этапу синхронизации отклонения стрелок на шкалах микроамперметров PA₁ и PA₂ имели разные знаки и, примерно, равные модули.

Включение генераторов на параллельную работу производится одновременным включением тумблеров S₅ обоих стендов.

Непосредственно за переводом генераторов стендов в режим параллельной работы следует замкнуть уравнительную цепь регуляторов напряжения (одновременным включением тумблеров S₂₁ на обоих стендах), замкнуть уравнительную цепь регуляторов частоты (одновременным включением тумблеров S₂₂ на обоих стендах) и вернуть в исходное положение тумблер S₃.

Созданный в результате выполненных операций режим работы системы генерирования соответствует методу мнимостатических характеристик, а отличие от нулевых значений фазных токов генераторов в режиме холостого хода системы генерирования объясняется статистическим разбросом параметров силовых агрегатов и управляющей аппаратуры. Исправить это состояние системы генерирования можно коррекцией настойки дискриминаторов.

Коррекция настройки дискриминаторов осуществляется последовательным выполнением двух операций.

Первая операция состоит в изменении положения ПП_ИАТ (правильность перемещения ползунков потенциометров ИАТ контролируется по включенным в фазы генераторам амперметрам PA, показания которых должны уменьшаться). Эта операция производится последовательным воздействием на ПП_ИАТ обоих стендов и контролируется (кроме процесса снижения тока в фазах генераторов) примерно равным отклонением в разные стороны относительно нуля стрелок на шкалах микроамперметров PA1.

По достижении минимального значения тока в фазах генераторов следует перейти к коррекции настройки индикатора реактивного тока.

Вторая операция состоит в изменении ПП_ИРТ (правильность выполнения этой операции контролируется по включенным в фазы генераторам амперметрам PA, показания которых должны уменьшаться). Эта операция производится последовательным воздействием на ползунки индикаторов реактивного тока обоих стендов и контролируется (кроме процесса снижения тока в фазах генераторов) примерно равным отклонением в разные стороны относительно нуля стрелок на шкалах микроамперметров PA₂.

Если по выполнении указанных операций не удалось получить нулевые значения токов в фазах генераторов, то операции по коррекции настройки дискриминаторов следует повторить.

Приведением фазных токов генераторов к нулевым значениям заканчивается процедура коррекции выходных характеристик дискриминаторов, компенсирующая проявление индивидуальных параметры силовых агрегатов и регулирующее аппаратуры на распределение тока нагрузки по параллельно работающим генераторам.

Убедиться в этом положении экспериментальным путем можно в два этапа.

На первом этапе следует, не изменяя положения органов настройки на стендах, вернуть в исходное положения тумблеры S₂₁, S₂₂ обоих стендов и прервать выключением тумблеров S₅ режим параллельной работы генераторов. В системе генерирования возникнет автономный режим работы генераторов.

Далее снимается внешняя характеристика каждого из генераторов при ступенчатом изменении его нагрузки (для снятия внешней характеристики следует перевести вольтметр в режим измерения переменного тока на шкале 200, подключить его измерительные концы к гнездам фазного напряжения и утопить клавишу I у измерительного прибора PAV).

Результаты эксперимента заносятся в таблицу вида

Таблица Э1 9.3

После регистрации параметров внешних характеристик генераторов в их автономном режиме работы следует вернуться к режиму холостого хода генераторов и, включив тумблеры S₃ на обоих стендах, произвести синхронизацию генераторов и перевод их в режим параллельной работы. Сразу после создания режима параллельной работы генераторов следует замкнуть одновременно тумблеры S₂₁, S₂₂ и разомкнуть тумблеры S₃ на обоих стендах.

После выполнения указанных операций мы должны увидеть нулевые значения токов в фазах генераторов.

Второй этап эксперимента заключается в экспериментальном определении параметров каждого из генераторов системы генерирования при их параллельной работе по методу мнимостатических характеристик. Эксперимент проводится при ступенчатом увеличении нагрузки на общих шинах системы генерирования.

Результаты экспериментальных исследований заносятся в таблицу вида

Таблица Э2 9.3

На этом экспериментальная часть лабораторной работы заканчивается.

По окончании эксперимента следует вернуть систему генерирования к режиму холостого хода, вернуть, соблюдая очередность, в исходное положение (отключить) тумблеры S₂₁, S₂₂, S₅на обоих стендах и тумблером S произвести останов силовых агрегатов стендов. Далее следует вернуть в исходное положение все тумблеры и клавиши стендов.