Методические указания по подготовке к выполнению и выполнению лабораторной работы Описание лабораторного стенда (стр. 6 из 20)

Применим полученные сведения о свойствах вибрационного регулятора к анализу величины и формы напряжения на нагрузке при воздействии на генератор возмущающих факторов, предусмотренных нормальным процессом его эксплуатации. При этом будем считать, что в вибрационном регуляторе приняты меры по стабилизации величины сопротивления

обмотки электромагнита. Только в этом случае две пары величин и можно рассматривать как эквивалентные друг другу величины.

На рисунке 3.16 представлены две характеристики, показывающие характер изменения ЭДС генератора от частоты вращения его вала. Первая из характеристик

получена при сопротивлении цепи возбуждения генератора, равном (при принудительном удерживании контактной пары реле в замкнутом состоянии). Вторая – при сопротивлении цепи возбуждения, равном (при принудительном удерживании контактной пары реле в разомкнутом состоянии). Если схема взаимодействия вибрационного регулятора напряжения с генератором соответствует рисунку 3.15, то при частоте вращении вала контакты реле будут находиться в замкнутом состоянии, а при частоте вращения вала - в разомкнутом. При любой иной частоте вращения вала, не выходящей за пределы интервала , якорь электромагнитного реле не будет иметь устойчивого состояния по пространственной координате в рабочем зазоре. Рассмотрим для примера состояние системы «генератор – регулятор» в режиме работы, соответствующей частоте вращения вала (рисунок 3.16). Нас будет интересовать величина напряжения генератора.

Рисунок 3.16. Величина и форма напряжения на нагрузке

Если электромагнитные процессы в реле регулятора и в генераторе рассматривать как мгновенные, то величина напряжения генератора будет неопределенной, так как единовременно может соответствовать любому значению напряжения из интервала

. В реальных условиях (при конечной инерционности электромагнитных процессов в электромагните и генераторе) неопределенность в величине напряжения генератора снимается. В дальнейшем будем предполагать, что электромагнит является безинерционным элементом системы регулирования (идеальным ключом), а инерционность свойственна только электромагнитным процессам в генераторе. Предположим, что в некоторый момент времени ЭДС генератора равна и последовательно с обмоткой возбуждения генератора мгновенно подключается добавочное сопротивление . В силу конечной индуктивности обмотки возбуждения, напряжение не может мгновенно снизиться до величины , следовательно, начнется процесс постепенного снижения напряжения генератора в соответствии с увеличившимся сопротивлением его цепи возбуждения. Поскольку предельным значением уменьшающегося во времени напряжения генератора следует признать величину ЭДС , то, по истечении временного интервала (рисунок 3.16, ), при величине напряжения , электромагнитное реле мгновенно вернется в исходное состояние. Это значит, что мгновенно будет зашунтировано добавочное сопротивление в цепи возбуждения генератора, и процесс снижения напряжения генератора прекратится. С порога напряжения, равного , начнется процесс повышения напряжения генератора. Процесс повышения напряжения будет существовать на отрезе времени , если выполняется неравенство вида . При повышении напряжения генератора до уровня контакты электромагнитного реле разомкнутся, и добавочное сопротивление окажется вновь включенным последовательно с обмоткой возбуждения. Рассмотренный процесс изменения мгновенного напряжения генератора в интервале будет периодическим с периодом, равным .

Таким образом, если при постоянной частоте вращения вала генератора между параметрами генератора и электромагнитного реле существует соотношение вида

, (3.14) то к устойчивому показателю данного режима работы следует отнести частоту вибрации якоря электромагнита с периодом .

Постоянство частоты вибрации якоря электромагнитного реле, наблюдаемое при постоянной частоте вращения вала генератора, не сохраняется при изменении скоростного режима работы генератора. Это связано со свойством экспоненциального закона изменения тока в обмотке возбуждения генератора. Как известно, модуль скорости изменения во времени экспоненциального процесса уменьшается при его приближении к асимптоте. В вибрационном регуляторе увеличивается время нарастания тока

(время увеличения мгновенного напряжения генератора) вблизи минимальной частоты вращения вала, при которой сближаются значения напряжения и ЭДС генератора. Вблизи максимальной частоты вращения вала генератора будет увеличиваться время спадания тока в обмотке возбуждения генератора (время спадания напряжения генератора) из-за сближения значений напряжения и ЭДС генератора. Отмеченные особенности в изменении частоты вибрации якоря электромагнита при частотах и показаны на графиках рисунка 3.16. На том же рисунке показана (качественно, в интервале частот ) закономерность изменения периода пульсации напряжения на зажимах генератора.

Применительно к электромеханическому источнику электроэнергии, работающему при переменной частоте вращения вала привода, принято выделять частоту

из интервала частот ( ). Частота называется минимальной частотой отдачи генератором расчетной (номинальной, максимальной) мощности. В координатах ( ) положение частоты можно определить, построив график при расчетном (номинальном, минимальном) сопротивлении нагрузки генератора . Частота делит частотный диапазон работы генератора на две зоны. В интервале частот осуществим любой из нагрузочных режимов работы генератора, от режима холостого хода ( ) до режима максимальной нагрузки ( ). В интервале частот могут происходить сбои в работе регулятора напряжения из-за несоответствия друг другу частоты вращения вала генератора и подключенного на зажимы генератора сопротивления нагрузки.