1 BADANIE WYBRANYCH UKŁADÓW STEROWANIA I
advertisement
BADANIE WYBRANYCH UKŁADÓW STEROWANIA I ZABEZPIECZENIA PRĄDNICY PRĄDU PRZEMIENNEGO 8.1. WIADOMOŚCI OGÓLNE Wyposażenie elektryczne samolotu składa się ze źródeł energii elektrycznej, elektrycznej sieci pokładowej i odbiorników. W trakcie ćwiczenia badaniu poddane zostaną układy stanowiące wyposażenie samolotu Su-22 na pokładzie którego głównymi źródłami energii elektrycznej są: dwie prądnice prądu stałego GS-12T o napięciu znamionowym 28,5[V] i mocy 12k[VA]; jednofazowa prądnica prądu przemiennego SGO-8TF o napięciu znamionowym 115[V] i mocy 8[kVA] o niestabilizowanej częstotliwości 400÷900[Hz]. Awaryjnym (rezerwowym) źródłem energii elektrycznej prądu stałego jest bateria akumulatorowa 20NKBN-25 o pojemności 25[Ah]. Wtórnymi źródłami energii elektrycznej prądu przemiennego są dwie zespolone przetwornice PTO 1000/1500, które wytwarzają: jednofazowy prąd przemienny o napięciu 115[V] ze stabilizowaną częstotliwością 400[Hz] (znamionowa moc przetwornicy PN w tym kanale jest równa 1500[VA]); trójfazowy prąd przemienny o napięciu 36[V] ze stabilizowaną częstotliwością 400[Hz] (moc przetwornicy w tym kanale jest równa PN=1000[VA]). Do zasilania prądem przemiennym o napięciu 200[V] ze stabilizowaną częstotliwością 400[Hz] służy transformator TS 310 SO4B zwiększający napięcie z 36[V] na 200[V]. W celu przyłączenia lotniskowego źródła zasilania do sieci pokładowej, na samolocie zabudowano dwa złącza lotniskowego zasilania: złącze SzRAP-500K - do zasilania odbiorników energią elektryczną prądu stałego; złącze SzRAP-400-3f - do zasilania odbiorników trójfazowym prądem przemiennym o napięciu 200/115[V] i przez pokładowy transformator TS 310 SO4B, trójfazowym prądem przemiennym o napięciu 36[V] ze stabilizowaną częstotliwością 400[Hz]. Lotniskowego źródła zasilania prądu przemiennego nie można przyłączyć do sieci pokładowej bez włączenia lotniskowego źródła zasilania prądu stałego. UWAGA! Przyłączenie lotniskowego źródła zasilania prądu stałego i przemiennego do sieci elektrycznej samolotu blokuje możliwość przyłączenia do sieci elektrycznej samolotu głównych pokładowych źródeł energii elektrycznej oraz źródeł awaryjnych. Jeżeli w/w źródła energii elektrycznej były wcześniej przyłączone do sieci elektrycznej samolotu, to przyłączenie lotniskowego źródła zasilania spowoduje ich odłączenie od sieci pokładowej samolotu. Układ elektroenergetyczny prądu przemiennego (UEEPP) samolotu Su-22 możemy podzielić na: podukład elektroenergetyczny jednofazowego prądu przemiennego o napięciu 115[V] i niestabilizowanej częstotliwości 400900[Hz]; podukład elektroenergetyczny jednofazowego prądu przemiennego o napięciu 115[V]; podukład elektroenergetyczny trójfazowego prądu przemiennego o napięciu 36[V] ze stabilizowaną częstotliwością 400[Hz]. Podukład elektroenergetyczny jednofazowego prądu przemiennego o napięciu 115[V] i niestabilizowanej częstotliwości 400900[Hz] składa się z: prądnicy prądu przemiennego SGO-8TF; regulatora napięcia RN-400B; skrzynki włączenia i regulacji KWR-11; automatu zabezpieczenia przed przepięciami AZP1-S; wyłączników, bezpieczników, przekaźników, styczników; lampki sygnalizującej pracę prądnicy. Uproszczony schemat wymienionego podukładu przedstawiono na rys. 8.1. 1 SZYNA GŁÓWNA SG 115V SZYNA PRĄDNICY SZYNA PRĄDNICY Nr 1 Nr 2 28V AZP1-1S K1 F1 Układ sygnalizacji Prądnica prądu"-" I Prądnica prądu"-" II S4 115V S1 Prądnica prądu " " W DMR Prądnica prądu " " GEN 7 10 8 6 K2 2 7 K46 +28V 12 K10 1 3 5 3 G 1 2 4 + S S K9 K12 + DMR 9 6 S5 W Wzmacniacz magnetyczny MU 3 11 2 Do złącza zasilania lotniskowego 1 +28V 2 2 19 20 3 Układ dozorowania napięcia 1 SGO-8TF K1 V1 U2 R6 5 2 3 1 4 1 6 K3 +28V C1 2 Wzmacniacz magnetyczny MU-1 K45 C3 U1 Rsw Le 4 1 1 2 3 K5 Regulator węglowy RN-400B K6 16 C2 LF 3 2 3 1 Układ dozorowania częstotliwości K4 3 2 KR 3 10 4 11 1 12 2 18 KWR-11 2 serii UG Wzmacniacz magnetyczny MU-2 A 2 Mechanizm czasowy Rys. 8.1. Uproszczony schemat układu elektroenergetycznego prądu przemiennego samolotu Su-22 o niestabilizowanej częstotliwości 8.2. CHARAKTERYSTYKA PODSTAWOWYCH ELEKTROENERGETYCZNEGO PRĄDU PRZEMIENNEGO URZĄDZEŃ UKŁADU 8.2.1. Prądnica prądu przemiennego SGO-8TF Prądnica prądu przemiennego SGO-8TF jest synchroniczną trójfazową maszyną elektryczną prądu przemiennego z niezależnym wzbudzeniem elektromagnetycznym (na samolocie wykorzystywana jest jako jednofazowa). Trójfazowe uzwojenie twornika skojarzone jest w „trójkąt". Uzwojenie wzbudzenia zasilane jest napięciem z sieci pokładowej prądu stałego. Wyprowadzenia uzwojenia twornika (przez szczotki) i uzwojenia wzbudzenia podłączone są do tablicy zaciskowej prądnicy, na której znajdują się trzy zaciski C1, C2, C3 (do przyłączenia odbiorników) i zaciski U1, U2 (do przyłączenia napięcia zasilania uzwojenia wzbudzenia). Prądnica posiada moc 8[kVA]. Generuje napięcie o wartości 115[V] (±5,75[V]), a jej częstotliwość wynosi od 400[Hz] do 900[Hz], przy prędkości obrotowej 4000÷9000[obr/min]. 8.2.2. Układ regulacji napięcia prądnicy Układ regulacji napięcia prądnicy SGO-8TF stabilizuje napięcie prądnicy w zakresie 115±3,4[V] niezależnie od zmiany prędkości obrotowej twornika prądnicy i jej prądu obciążenia. Układ regulacji napięcia składa się ze wzmacniacza magnetycznego MU-2, który znajduje się w skrzynce KWR-11 i węglowego regulatora napięcia RN-400B. 8.2.3. Skrzynka włączenia i regulacji KWR-11 Skrzynka włączenia i regulacji KWR-11 drugiej serii przeznaczona jest do odległościowego przyłączania prądnicy do sieci pokładowej, regulacji jej napięcia i ochrony elementów UEE przed zasilaniem prądem przemiennym o niewłaściwym napięciu i częstotliwości. Skrzynka KWR-11 umożliwia: odległościowe przyłączenie prądnicy SGO-8TF do sieci pokładowej; blokadę włączenia prądnicy prądu przemiennego przy wyłączonych prądnicach prądu stałego; 2 regulację napięcia prądnicy prądu przemiennego za pośrednictwem regulatora napięcia; zabezpieczenie odbiorników przed zasilaniem prądem o zmniejszonej częstotliwości; zabezpieczenie prądnicy i odbiorników przed pracą przy zbyt niskim napięciu; wyłączenie prądnicy prądu przemiennego przy włączonym lotniskowym źródle zasilania; zasilanie wzbudzenia prądnicy prądu przemiennego z pokładowej baterii akumulatorowej po uszkodzeniu się prądnic prądu stałego w czasie lotu. A. Układ dozorowania napięcia prądnicy prądu przemiennego Układ dozorowania napięcia prądnicy umożliwia przyłączenie prądnicy do sieci pokładowej s-tu, gdy wartość jej napięcia jest nie mniejsza niż 95[V], a wartość częstotliwości jest większa od 385[Hz]. Układ ten współpracuje z mechanizmem czasowym. Gdy prądnica jest przyłączona do sieci samolotu i następuje obniżenie napięcia poniżej wartości około 40[V] przez czas dłuższy niż 6 sekund, układ ten odłącza prądnicę od sieci pokładowej s-tu. Elementem pomiarowym układu dozorowania napięcia prądnicy jest przekaźnik K1 typu TKE-21PDT. Przekaźnik K1 zasilany jest napięciem prądnicy 115[V] przez mostek prostowniczy V1 i rezystor R6. W takiej konfiguracji zasilania, przekaźnik K1 działa przy napięciu prądnicy około 80[V]. Przekaźnik zwalnia styki przy napięciu prądnicy około 40[V]. B. Opis działania układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy prądu przemiennego Układ dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy prądu przemiennego przyłącza prądnicę do sieci pokładowej prądu przemiennego, jeżeli częstotliwość jej napięcia osiąga wartość nie większą, niż 385[Hz] oraz odłącza ją od sieci, jeżeli częstotliwość maleje do wartości nie mniejszej, niż 345[Hz]. Podane wartości częstotliwości są wartościami granicznymi. Schemat układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy prądu przemiennego przedstawia rysunek 8.2. 16 T1 1 KWR-11 L3 C4 C5 G MU-1 Ls SGO-8TF V2 Lodn Ir Lr Lr R5 V3 Lsz V4 ISZ C R2 Rt IK5 R1 K5 2 3 1 Rys.8.2. Schemat układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy prądu przemiennego Układ dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy składa się ze wzmacniacza magnetycznego MU-1 oraz przekaźnika K5. Elementem pomiarowym układu jest uzwojenie sterujące Ls wzmacniacza magnetycznego połączone szeregowo z obwodem rezonansowym (L3, C4, C5). Elementem wykonawczym jest przekaźnik K5, którego uzwojenie połączone jest szeregowo z uzwojeniem sprzężenia zwrotnego Lsz. Uzwojenie sprzężenia zwrotnego połączone jest z uzwojeniami roboczymi Lr przez mostek prostowniczy V4. Obwody uzwojenia sterującego i roboczego zasilane są z transformatora T1 obniżającego napięcie prądnicy. Charakterystyki wzmacniacza magnetycznego przedstawiono na rysunku 8.3. Wraz ze wzrostem częstotliwości maleje prąd sterujący, który wymusza zmniejszanie prądu roboczego. Przy częstotliwości fg (nie większej niż 385[Hz]) następuje skokowa zmiana prądu roboczego do wartości minimalnej. Wraz z obniżaniem częstotliwości rośnie prąd sterujący, który wymusza wzrost prądu roboczego. Przy częstotliwości fd (nie mniejszej niż 345[Hz]) następuje skokowa zmiana prądu roboczego do wartości maksymalnej. Skokowe zmiany prądu roboczego są spowodowane zastosowaniem dodatniego zewnętrznego sprzężenia zwrotnego. Wartość tego sprzężenia ustawiona jest za pomocą rezystora R2. Od wartości dodatniego zewnętrznego sprzężenia zwrotnego zależy także wartość histerezy charakterystyki tj. różnicy między fg i fd. 3 Charakterystyki wzmacniacza magnetycznego można przesuwać w lewo lub w prawo, zmieniając wartość rezystancji rezystora R5. Wraz z tą zmianą zmienia się prąd uzwojenia odniesienia Lodn (uzwojenia magnesowania wstępnego). W chwilach skokowych zmian prądu roboczego przekaźnik K5 zwiera lub rozwiera styki. Oznacza to zmianę szczeliny obwodu magnetycznego przekaźnika, co powoduje zmianę reaktancji uzwojenia sterującego. To z kolei powoduje skokowe zmiany prądu sterującego. Na charakterystyce A naniesiono skale prądu roboczego lr i prądu uzwojenia przekaźnika lK5. Prąd płynący przez uzwojenie robocze wzmacniacza magnetycznego jest prądem przemiennym, a prąd płynący przez uzwojenie przekaźnika K5 jest prądem wyprostowanym, którego wartość średnia jest większa od wartości skutecznej prądu roboczego. Na charakterystyce tej zaznaczono wartości prądu zadziałania przekaźnika K5 (IZA) oraz prądu zwolnienia styków (IZW). Jak wynika z charakterystyki A, poniżej częstotliwości fd, przekaźnik K5 działa rozwierając styki 2-1, co uniemożliwia przyłączenie prądnicy do sieci pokładowej prądu przemiennego. Przy wzroście częstotliwości do wartości fg, przekaźnik K5 przestaje działać i zwartymi stykami 2-1 podaje napięcie na przekaźnik K4, który po zadziałaniu podaje napięcie na stycznik K12. Stycznik przyłącza prądnicę do szyny głównej (SG) - rys 8.1. Przy zmniejszeniu prędkości obrotowej twornika prądnicy, maleje częstotliwość napięcia prądnicy i przy wartości równej fd, przekaźnik K5 działa ponownie i powoduje odłączenie prądnicy od szyny głównej (SG). IK5 Ir [mA] [mA] 160 140 120 100 IK5 , Ir = g(f) 140 IS [mA] 120 130 100 80 80 60 40 60 20 20 0 A) IS = g(f) 125 IZAK5 120 115 IZWK5 40 0 360 B) 365 370 375 110 f [Hz] f [Hz] 105 100 360 380 365 370 375 380 Rys. 8.3. Charakterystyki wzmacniacza magnetycznego MU-1 z KWR-11; A. Charakterystyka prądu roboczego w funkcji częstotliwości; B. Charakterystyka prądu sterującego w funkcji częstotliwości 8.2.4. Automat zabezpieczenia przed przepięciami AZP1-1S Automat zabezpieczenia przed przepięciem przeznaczony jest do ochrony sieci jednofazowego prądu przemiennego przed awaryjnym zwiększeniem napięcia. Automat nie działa przy krótkotrwałych eksploatacyjnych przepięciach spowodowanych procesami przejściowymi w sieci. Automat odłącza prądnicę od sieci z opóźnieniem czasowym zależnym od wartości przepięcia. Automat winien zadziałać, gdy napięcie prądnicy wzrośnie ponad 126-136[V]. Czas zadziałania automatu zależy od wartości przepięcia i zawiera się w granicach od 0,1[s] do 2,5[s] (wartości graniczne). Schemat automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S przedstawia rysunek 8.4. W skład automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S wchodzą: transformator obniżający napięcie prądnicy T; mostki prostownicze V1 i V2; rezystancyjno-diodowy mostek pomiarowy R1 ÷ R4, VZ; wzmacniacz magnetyczny MU; przekaźnik ze zwłoką czasową K1; przekaźnik wykonawczy K2. 4 R4 R1 V1 37,5V 3 K1 V R5 R3 V2 1 Lr1 Lr2 Lsz 2 R6 Ls R2 Ldod VZ 18,5V 2 1 MU 5 34 6 K2 T 115V 6 5 4 3 2 1 7 +28V G SGO-8TF 2 2 1 3 5 K46 4 2 K3 6 1 3 KWR-11 Rys. 8.4. Schemat automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S A. Mostek pomiarowy Elementem pomiarowym automatu przeciwprzepięciowego jest mostek pomiarowy składający się z rezystorów R1÷R4 oraz diody Zenera Vz. W przekątną mostka włączone jest uzwojenie sterujące wzmacniacza magnetycznego Ls. Schemat mostka pomiarowego przedstawia rysunek 8.5. R4 SGO-8TF T R1 R3 +IS G Ls A B Up UA R2 VZ UB Rys. 8.5. Schemat mostka pomiarowego Wraz ze zmianami napięcia prądnicy zmieniają się napięcia w punktach A(UA) i B(UB) mostka. Zmienia się także napięcie przekątnej mostka Up. Przy małych napięciach prądnicy (poniżej 90[V]) wartość maksymalna napięcia w punkcie B (napięcie na diodzie Zenera) jest mniejsza od napięcia przewodzenia diody Zenera. Przy napięciach prądnicy powyżej 90[V] wartość maksymalna napięcia w punkcie B jest większa od napięcia przewodzenia diody Zenera. Dioda Zenera przewodzi i "obcina" górną część wyprostowanego sinusoidalnego przebiegu napięcia. Charakterystyki napięć mostka pomiarowego w funkcji napięcia prądnicy przedstawiono na rysunku 8.6. W zakresie napięć prądnicy (50÷135[V]) wartość średnia napięcia UBśr jest większa od wartości średniej napięcia UAśr, w wyniku czego wartości napięcia przekątnej mostka Up są ujemne i przez uzwojenie sterujące wzmacniacza magnetycznego prąd (-IS) płynie od punktu B do punktu A. W zakresie napięć prądnicy większych od 135[V] wartość średnia napięcia UBśr jest mniejsza od wartości średniej napięcia UAśr, w wyniku czego wartości napięcia przekątnej mostka Up są dodatnie i przez uzwojenie sterujące wzmacniacza magnetycznego prąd (+IS) płynie od punktu A do punktu B. Up UA , UB [mV] [V] 300 Up , UA , UB = f (UG) 8 Up 7 UA UB 200 6 Up = UA - UB 100 5 0 Zakres napięć zadziałania AZP 4 -100 3 -200 2 50 70 90 110 135 126 130 150 170 UG[V] Rys. 8.6. Charakterystyki napięć mostka pomiarowego 5 B. Wzmacniacz magnetyczny MU Wzmacniacz magnetyczny posiada uzwojenia sterujące, robocze, sprzężenia zwrotnego i dodatkowe. Uzwojenie sprzężenia zwrotnego Lsz połączone jest szeregowo z uzwojeniami roboczymi lr poprzez mostek prostowniczy V2, dzięki czemu wzmacniacz magnetyczny posiada duże wzmocnienie, a prąd roboczy narasta skokowo. Obciążeniem wzmacniacza magnetycznego jest uzwojenie przekaźnika K1. Charakterystyki wzmacniacza magnetycznego przedstawiono na rysunku 8.7. Up Is Ir [mV] [mA] [mA] 300 Up Is Ir Up , Is , Ir = f (UG) 120 +15 200 100 +10 100 80 +5 60 0 0 40 -100 -5 20 -200 -10 0 100 -300 UG[V] UZADZ 110 120 130 140 150 160 170 Rys. 8.7. Charakterystyki wzmacniacza magnetycznego MU z AZP Wraz ze wzrostem napięcia prądnicy rośnie napięcie przekątnej mostka pomiarowego, co wymusza narastanie prądu sterującego wzmacniacza magnetycznego. Jeśli napięcie prądnicy wzrośnie do wartości (126÷135[V]), to prąd roboczy wzrośnie skokowo, powodując zadziałanie przekaźnika K1. Po zadziałaniu wzmacniacza magnetycznego wartość prądu roboczego zależy od wartości napięcia prądnicy w chwili wystąpienia przepięcia. Przekaźnik K1 działa z pewnym opóźnieniem czasowym. Opóźnienie zadziałania przekaźnika K1 realizowane jest przez zastosowanie tłumika powietrznego. Od wartości prądu płynącego przez uzwojenie przekaźnika K1 zależy siła nośna jego elektromagnesu. Wraz ze wzrostem siły nośnej elektromagnesu maleje zwłoka czasowa. W efekcie zwłoka czasowa maleje wraz ze wzrostem napięcia prądnicy. Elementem wykonawczym automatu przeciwprzepięciowego jest przekaźnik K2, którego uzwojenie zasilane jest przez styki 1-2 przekaźnika K1. Charakterystykę czasu zadziałania przekaźnika K2 w funkcji napięcia prądnicy przedstawia rysunek 8.8. tz tz= f (UG) UG[V] 0 100 135 160 200 250 300 Rys. 8.8. Charakterystyka czasu zadziałania przekaźnika K2 w funkcji napięcia prądnicy Po zadziałaniu przekaźnik K2 stykami 5-6 podaje napięcie na cewki przekaźników K46 i K3 (KWR). Przekaźnik K46 rozwiera obwód zasilania stycznika K45, który odłącza napięcie zasilania uzwojenia wzbudzenia prądnicy tzw. „pierwszy obwód”. Przekaźnik K3 rozwiera obwód zasilania stycznika KR, który odłącza napięcie zasilania uzwojenia wzbudzenia prądnicy tzw. „drugi obwód”. Przekaźnik K3 rozwiera także obwód zasilania przekaźnika K4, który odłącza napięcie zasilania stycznika K12. Stycznik odłącza prądnicę od szyny głównej (SG). Czas odłączenia prądnicy od sieci jest nieco większy od czasu zadziałania przekaźnika K2, gdyż do czasu zadziałania przekaźnika K2 należy dodać czas zadziałania przekaźnika K3, czas zwolnienia styków przekaźnika K4 oraz czas zwolnienia styków stycznika K12. 6 8.3. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową, zasadą działania i charakterystykami wybranych układów sterowania i zabezpieczenia prądnicy prądu przemiennego, takich jak: układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy; układu zabezpieczenia sieci elektrycznej samolotu przed przepięciami. 8.4. OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO Przeznaczenie stanowiska Stanowisko laboratoryjne umożliwia: zapoznanie się z zasadą działania układu dozorowania częstotliwości (KWR) i automatu zabezpieczenia przed przepięciami (AZP); pomiar wybranych charakterystyk badanych układów; obserwację na oscyloskopie przebiegów: napięcia prądnicy UG; prądu sterującego ls i prądu roboczego lr wzmacniacza magnetycznego w AZP1-1S. Budowa stanowiska laboratoryjnego W skład stanowiska laboratoryjnego do badania układu dozorowania częstotliwości z KWR-11 i automatu zabezpieczenia przed przepięciami AZP1-1S wchodzą: pulpit sterująco-pomiarowy; badany układ dozorowania częstotliwości ze skrzynki KWR-11; automat zabezpieczenia przed przepięciami AZP1-1S; oscyloskop cyfrowy i drukarka. Schemat blokowy stanowiska przedstawiono na rysunku 8.9. Oscyloskop cyfrowy Pulpit sterująco-pomiarowy PRĄDNICA KWR 1 40 1 15 IK5(mA) 1 2 0 IS(mA) UG(V) 1 3 0 AZP - 2 50 4 0 0 ZASILA NIE Up(mV) f(HZ) 8 0 . Ir(mA) 5 0 IS(mA) Układ dozorowania częstotliwości z KWR 11 Ir(mA) USTAWIANIE UG 160 200 135 250 OSCYLOSKOP POMIAR tZ 115 50-170 300 POMIAR CZASU ZADZIAŁANIA AZP V PRZEBIEGI AZP UG IS Ir CHARAKTER KWR f IS Ir AZP POMIAR CHARAKTERYSTYK STER. f REG. f AUT. 1 KWR AZP S3 S REG. UG AUT. 1 S 2 0 POM. SKOK tZ UG 1 1 S S STER. UG 4 5 0 UG UP IS Ir Drukarka ZADZIAŁAŁ K5 6 0DIODA 0 ŚWIECI WYŁĄCZ S6 Automat przeciwprzepięciowy AZP1-1S ZADZIAŁAŁ AZP Rys. 8.9. Schemat blokowy stanowiska Pulpit sterująco-pomiarowy Na płycie czołowej pulpitu sterująco-pomiarowego (rysunek 8.10) umieszczono przełączniki, pokrętła potencjometrów i diody luminescencyjne oraz mierniki cyfrowe. Poszczególne przełączniki służą do: „S1” - wyłącznik zasilania stanowiska; „S2” - włączenie automatycznej zmiany częstotliwości napięcia prądnicy; „S3” - wybór badanego układu KWR-11 lub AZP1-1S; „S4” - włączenie automatycznej zmiany wartości napięcia prądnicy; „S5” - włączenie pomiaru czasu zadziałania automatu AZP1-1S; „S6” - podanie skoku napięcia prądnicy do automatu AZP1-1S; przełącznik wielopozycyjny „USTAWIANIE UG" do ustawiania wartości napięcia prądnicy 115[V] (50÷170), 135, 160, 200,250 i 300[V]. Na zakresie „115[V]" wartości napięcia można zmieniać od 50[V] do 170[V]. 7 PRĄDNICA KWR 140 115 IK5(mA) AZP - 250 400 UG(V) Up(mV) f(HZ) ZASILANIE 120 130 IS(mA) 8 .0 Ir(mA) 50 IS(mA) Ir(mA) USTAWIANIE UG 160 200 135 OSCYLOSKOP 115 POMIAR tZ 50-170 250 300 POMIAR CZASU ZADZIAŁANIA AZP V PRZEBIEGI AZP UG POMIAR CHARAKTERYSTYK Ir IS CHARAKTERYSTYKI KWR f AZP STER. UG REG. UG S3 POM. tZ SKOK UG 1 1 AUT. 1 S4 0 AZP IS KWR S2 Ir IS UG UP STER. f REG. f AUT. 1 0 Ir S5 0 S6 0 DIODA ŚWIECI WYŁĄCZ S6 ZADZIAŁAŁ AZP ZADZIAŁAŁ K5 Rys. 8.10. Widok płyty czołowej stanowiska laboratoryjnego Na płycie czołowej umieszczone są także potencjometry wieloobrotowe „REG f” i „REG UG” oraz gniazda pomiarowe do połączenia oscyloskopu ze stanowiskiem. Do pomiaru wartości mierzonych wielkości zastosowano mierniki cyfrowe, które mierzą: prądy sterujące ls i robocze lr wzmacniaczy magnetycznych z KWR-11 i AZP1-1S; napięcie przekątnej mostka UP z AZP1-1S; prąd przekaźnika K5 IK5; napięcie prądnicy UG; częstotliwość napięcia prądnicy f. Przygotowanie stanowiska do realizacji pomiarów W celu przygotowania stanowiska do pracy należy: przyłączyć badane układy do pulpitu sterująco-pomiarowego; przyłączyć pulpit sterująco-pomiarowy do sieci elektrycznej 230[V]; sprawdzić, czy wyłączniki „ZASILANIE" i „S2”, „S4”, „S5” oraz „S6” są w położeniu „0”; przełącznik „S3” ustawić w położenie „POMIAR CHARAKTERYSTYK KWR"; przełącznik wielopozycyjny „USTAWIANIE UG" ustawić na zakres 115[V]; potencjometr „REG. f" ustawić w prawe skrajne położenie; włączyć zasilanie stanowiska przełącznikiem „S1 ZASILANIE” w położenie „1”; potencjometrem „REG. UG" ustawić napięcia prądnicy na wartości około 115[V] (po nagrzaniu stanowiska wartość ta nieznacznie się zmieni); przygotować oscyloskop cyfrowy i drukarkę wg pkt. 4 (załącznik nr1). 8.5. POMIAR CHARAKTERYSTYK BADANYCH UKŁADÓW 8.5.1. Pomiar charakterystyki wzmacniacza magnetycznego częstotliwości napięcia prądnicy Ir=g(f) MU-1 układu dozorowania 1. Do gniazd pomiarowych „CHARAKTERYSTYKI KWR" przyłączyć: 1-szy kanał oscyloskopu do gniazda „f” (częstotliwość napięcia prądnicy); 2-gi kanał oscyloskopu do gniazda „Ir" (prąd roboczy wzmacniacza magnetycznego). 2. Na oscyloskopie ustawić wzmocnienia kanałów i poziomy zerowe zgodnie z tabelą 8.1. 8 UWAGA! Wartości nastaw oscyloskopu są podawane jako nastawy wstępne. Każdy użytkownik, w zależności od potrzeb, może wprowadzić inne wartości nastaw. Mierzona wielkość f Ir Kanał 1 2 Tabela 8.1. Poziom zerowy [V] -0,6 -0,5 Wzmocnienie [mV/dz] 200 500 3. Potencjometrem „REG. UG" ustawić wartość napięcia równą 115[V]. 4. Potencjometrem „REG. f ” ustawić częstotliwość na wartość około 350[Hz]. 5. Na oscyloskopie nacisnąć przycisk Run i Auto-store (na ekranie będzie zostawał ślad poruszającej się plamki). 6. Potencjometrem „REG. f" powoli zwiększać częstotliwość do 380[Hz]. Przy częstotliwości około 370[Hz] prąd roboczy wzmacniacza magnetycznego (WM) gwałtownie zmniejszy swoją wartość. Przekaźnik K5 zwolni swoje styki i zgaśnie dioda świecąca. W tabeli 8.2 zanotować wartość f, przy której przekaźnik K5 zwolnił swoje styki. 7. Potencjometrem „REG. f” powoli zmniejszać częstotliwość do 350[Hz]. Przy częstotliwości poniżej 360[Hz] prąd roboczy WM gwałtownie zwiększy swoją wartość. Przekaźnik K5 zadziała i zapali się dioda świecąca. W tabeli 8.2 zanotować wartość f, przy której zadziałał przekaźnik K5. 8. Wydrukować zarejestrowaną charakterystykę. Tabela 8.2. Częstotliwość, przy której K5 zwolnił swoje styki Częstotliwość, przy której K5 zadziałał [Hz] [Hz] Na uzyskanym oscylogramie należy nanieść osie współrzędnych i wyskalować je. Do skalowania osi przydatna jest tabela 8.3 zawierająca wartości sygnałów napięciowych podawanych do oscyloskopu. Wskazania miernika „f” Napięcie podawane do oscyloskopu „kanał 1” Wskazania miernika „Ir” Napięcie podawane do oscyloskopu „kanał 2” [Hz] [V] [mA] [V] 350 0 0 0 400 2 150 1,5 Tabela 8.3. f=10 U=0,4 Ir=50 U = 0,5 Na rysunku 8.11 przedstawiono przykładowy oscylogram charakterystyki wzmacniacza magnetycznego. Ir Ir=g(f) Prąd zadziałania przekaźnika K5 Prąd zwolnienia styków przekaźnika K5 f [Hz] 0 350 360 370 380 Początkowe ustawienie plamki oscyloskopu Rys. 8.11. Charakterystyka wzmacniacza magnetycznego układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy SGO – 8TF 8.5.2. Pomiar charakterystyk automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S A. Pomiar charakterystyki mostka pomiarowego AZP1-1S 1. 2. 3. 4. Potencjometrem „REG. f" ustawić częstotliwość na 400[Hz]. Potencjometrem „REG. UG" ustawić napięcia prądnicy na 50[V]. Przełącznik „S3” ustawić w położenie „POMIAR CHARAKTERYSTYK AZP". Do gniazd pomiarowych „CHARAKTERYSTYKI AZP" przyłączyć: 1-szy kanał oscyloskopu do gniazda „UG” (napięcie prądnicy); 2-gi kanał oscyloskopu do gniazda „UP" (napięcie przekątnej mostka); 9 Na oscyloskopie ustawić wzmocnienia kanałów i poziomy zerowe zgodnie z tabelą 8.4. Kanał 1 2 Mierzona wielkość UG UP Tabela 8.4. Poziom zerowy [mV] 30 0 Wzmocnienie [mV/dz] 100 100 5. Na oscyloskopie nacisnąć przycisk Run i Auto-store. Przełącznik „S4” ustawić w położenie „AUT 1”. Napięcie prądnicy zacznie automatycznie narastać. Gdy osiągnie wartość 150÷160[V], należy nacisnąć na oscyloskopie przycisk Stop i przełączyć przełącznik „S4” w położenie „0”. 6. Wydrukować zarejestrowaną charakterystykę. Na uzyskanym oscylogramie nanieść osie współrzędnych i wyskalować je zgodnie z tabela 8.5. Wskazania miernika „UG” Napięcie - „kanał 1” Wskazania miernika „UP” Napięcie - „kanał 2” [V] [V] [mV] [mV] 50 - 0,5 - 200 - 200 100 0 0 0 150 + 0,5 + 200 + 200 Tabela 8.5. UG = 10 U = 0,1 UP = 100 UP = 100 Na rysunku 8.12 przedstawiono przykładowy oscylogram charakterystyki mostka pomiarowego. UP Początkowe ustawienie plamki oscyloskopu UP=f(UG) 0 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 UG [V] Zadziałał przekaźnik K1 AZP Rys. 8.12. Charakterystyka mostka pomiarowego AZP B. Pomiar charakterystyki wzmacniacza magnetycznego AZP Ir=f(UG) 1. Potencjometrem „REG. UG" ustawić napięcie prądnicy równe 100[V]. 2. 2-gi kanał oscyloskopu przyłączyć do gniazda „Ir" (prąd roboczy WM). 3. Na oscyloskopie ustawić wzmocnienia kanałów i poziomy zerowe zgodnie z tabelą 8.6. Kanał 1 2 Mierzona wielkość UG Ir Wzmocnienie [mV/dz] 100 200 Tabela 8.6 Poziom zerowy [mV] - 400 - 400 4. Na oscyloskopie nacisnąć przycisk Run i Auto-store. 5. Przełącznik „S4” ustawić w położenie „AUT 1”. Napięcie prądnicy zacznie automatycznie narastać. Gdy osiągnie wartość 150÷160[V], należy nacisnąć na oscyloskopie przycisk Stop i przełączyć przełącznik „S4” w położenie „0”. 6. Wydrukować zarejestrowaną charakterystykę. W ramach pracy własnej, na uzyskanym oscylogramie, należy nanieść osie współrzędnych i wyskalować je zgodnie z tabela 8.7. Wskazania miernika „UG” Napięcie - „kanał 1” Wskazania miernika „Ir” Napięcie - „kanał 2” [V] [V] [mV] [V] 100 0 0 0 10 150 + 0,5 100 1 Tabela 8.7 UG = 10 U = 0,1 Ir = 20 UP = 0,2 Na rysunku 8.13 przedstawiono przykładowy oscylogram charakterystyki wzmacniacza magnetycznego. Ir Ir=f(UG) Początkowe ustawienie plamki oscyloskopu 0 100 110 120 130 140 150 160 170 UG [V] Rys. 8.13. Charakterystyka wzmacniacza magnetycznego AZP C. Pomiar czasu zadziałania automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1Sw funkcji napięcia prądnicy tz=f(UG) 1. Potencjometrem „REG. UG” ustawić napięcie na 115[V]. 2. Potencjometrem „REG. f” ustawić częstotliwość napięcia na 400[Hz]. 3. Do gniazda pomiarowego „POMIAR tZ” przyłączyć 1-szy kanał oscyloskopu. Przewód 2-go kanału odłączyć od stanowiska i wyłączyć drugi kanał oscyloskopu. 4. Przygotować oscyloskop wg pkt. 1.1 i 1.2 (załącznik nr.1). 5. Na oscyloskopie ustawić: wzmocnienia kanałów, poziomy zerowe, sposób wyzwalania i podstawę czasu zgodnie z tabelą 8.8. Kanał - 1 Tabela 8.8 Mierzona Poziom Napięcie Podstawa Poziom Wzmocnienie Horizontal wielkość zerowy prądnicy „UG” czasu wyzwalania [V/dz] [V] [V] [ms/dz] [ms] [V] 135 200 -400 160 100 -200 tz 2 0 200 50 -100 1 250 20 -40 300 10 -30 Przełącznik wielopozycyjny „USTAWIANIE UG” ustawić na zakres 135[V]. Przełącznik „S5 POM. tz” ustawić w położenie „1”. Nacisnąć na przycisk Run. Przełącznik „S6” ustawić w położenie „1”. Na ekranie pojawi się przebieg 0-1. Narastające zbocze przebiegu informuje o momencie wzrostu napięcia prądnicy ze 115[V] do 135[V]. Zbocze opadające sygnalizuje moment zadziałania przekaźnika K2. 10. Przełącznik „S6” i „S5” ustawić w położenie „0”. 11. Kursorami t1 i t2 pomierzyć czas zadziałania AZP (wg punktu 3.3 załącznik nr 1), dla ustawionej wartości napięcia prądnicy UG. Pomierzony czas zanotować w tabeli 8.9. 6. 7. 8. 9. Napięcie prądnicy „UG” Czas zadziałania AZP „tz” [V] [ms] 135 160 200 250 Tabela 8.9 300 12. Do sprawozdania wydrukować przebieg dla jednej wybranej wartości napięcia i napisać przy jakiej wartości przepięcia powstał. 13. Powtórzyć pomiary dla napięć 160, 200, 250 i 300V wykonując czynności wg punktów 6÷12. Przykładowy oscylogram dla napięcia 160[V] przedstawiono na rysunku 8.14. 11 400 ms 1 2.00V 100 ms 1 STOP UG=160V 1 Kursor "t1" Kursor "t2" Rys.8.14. Pomiar czasu zadziałania AZP dla napięcia 160V Po wykonaniu pomiarów narysować charakterystykę czasu zadziałania w funkcji napięcia prądnicy. Dodatkowo można zaobserwować przebiegi prądu roboczego Ir i prądu sterującego IS wzmacniacza magnetycznego AZP, na tle przebiegu napięcia prądnicy UG, dla różnych nastaw napięcia prądnicy (120÷140[V]). W tym celu należy wykorzystać sygnały podawane do gniazd pomiarowych z napisami „PRZEBIEGI UG, IS i Ir” Po wykonaniu ćwiczenia należy: przełącznik wielopozycyjny „USTAWIANIE UG" ustawić na zakres 115[V]; przełącznik „S3” ustawić w położenie „POMIAR CHARAKTERYSTYK KWR"; wyłączyć wyłączniki „S2”, „S4”, „S5”, „S6” oraz „ZASILANIE"; 8.6. PROGRAM ĆWICZENIA Pomiary charakterystyk wykonać zgodnie z wymienionymi poniżej punktami. 8.6.1. Pomiar charakterystyki wzmacniacza magnetycznego częstotliwości napięcia prądnicy Ir=g(f) (wg pkt. 8.5.1) MU-1 układu dozorowania 8.6.2. Pomiar charakterystyk automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S A. Pomiar charakterystyki mostka pomiarowego AZP1-1S (wg pkt. 8.5.2.A) B. Pomiar charakterystyki wzmacniacza magnetycznego AZP1=1S Ir=f(UG) (wg pkt. 8.5.2.B) C. Pomiar czasu zadziałania automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S w funkcji napięci prądnicy tz=f(UG) (wg pkt. 8.5.2.C) 8.7. UWAGI KOŃCOWE W wyniku wykonania ćwiczenia należy przedstawić sprawozdanie, które powinno zawierać: wyniki pomiarów; opisane charakterystyki układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy i automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S; narysowaną charakterystykę czasu zadziałania AZP w funkcji napięcia prądnicy; wnioski dotyczące charakterystyk i przebiegu ćwiczenia. 8.8. 1. 2. 3. 4. 5. PYTANIA KONTROLNE Na podstawie uproszczonego schematu układu elektroenergetycznego prądu przemiennego o niestabilizowanej częstotliwości samolotu Su-22 wymienić podstawowe elementy układu. Omówić prądnicę prądu przemiennego SGO–8TF. W jakim celu zastosowano układ regulacji napięcia prądnicy i podać z jakich elementów jest on zbudowany. Podać przeznaczenie skrzynki włączenia i regulacji KWR–11. Omówić działanie układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy. 12 Narysować charakterystykę wzmacniacza magnetycznego Ir=g(f) układu dozorowania częstotliwości napięcia prądnicy. 7. Podać przeznaczenie automatu przeciwprzepięciowego AZP1-1S. 8. Omówić pracę mostka pomiarowego i narysować jego charakterystykę UP=f(UG). 9. Narysować charakterystykę wzmacniacza magnetycznego z AZP Ir=f(UG). 10. Narysować charakterystykę czasu zadziałania AZP w funkcji napięcia prądnicy t Z=f(UG) i omówić ją. 6. 13
