Часть 2 / МУ_ПЗ_ЭОГайт
.pdfПродолжение таблицы 1
21 |
Двухслойная петлевая |
36 |
4 |
3 |
1 |
7/9 τ |
22 |
Двухслойная петлевая |
48 |
8 |
3 |
4 |
5/6 τ |
23 |
Двухслойная петлевая |
48 |
4 |
3 |
4 |
5/6 τ |
24 |
Двухслойная петлевая |
36 |
6 |
3 |
3 |
5/6 τ |
25 |
Двухслойная петлевая |
54 |
6 |
3 |
3 |
7/9 τ |
1.2 Магнитодвижущая сила трёхфазной обмотки. Задача 1.2
Для двухслойной трёхфазной обмотки, технические данные которой приведены в задаче 1.1, построить кривые распределения МДС для двух моментов времени:
ωt=0; 
=0; 
; 
; ωt= 
; 
=
; 
Решение.
Для определения МДС обмотки воспользуемся графическим способом, в основе которого лежит принцип наложения, для чего вычерчиваем график фазных зон обмотки (рисунок 5). В местах расположения катушекМДС изменяется скачком на величину полного тока катушки WK
iK, а на участках без тока МДС не изменяется. Направление скачка МДС определяется направлением тока в катушке. Суммируя МДС на участках, можно определить результирующую МДС. На рисунке 5 положительные токи обозначены точками, а отрицательные - крестиками.
Для симметричных обмоток с целым q кривые МДС симметричны относительно оси абсцисс. При изменении фазы тока на угол
максимум
МДС перемещается относительно статора на такой же угол. Таким образом, в воздушном зазоре образуется вращающееся магнитное поле.
Самостоятельно построить кривые распределения МДС для обмотки, выполненной по индивидуальному заданию (момент времени, которому соответствует диаграмма токов, задаёт преподаватель).
11
2. Практическое занятие № 2 «Анализ режимов работы электропривода»
Производственный механизм работает в переменном режиме с нагрузкой P в течение времени t. Требуется построить нагрузочную диаграмму P=f(t) работы механизма и выбрать мощность асинхронного короткозамкнутого двигателя для привода механизма (приложение 2). Указать параметры выбранного двигателя и проверить его на перегрузочную способность.
Данные режима работы производственного механизма приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
Номер |
|
|
|
Потребляемая мощность P, кВт |
|
|
|
||||
строки |
P1 |
P2 |
P3 |
|
P4 |
P5 |
P6 |
|
P7 |
P8 |
P9 |
1 |
25 |
10 |
35 |
|
8 |
5 |
0 |
|
25 |
10 |
35 |
2 |
10 |
25 |
50 |
|
8 |
4 |
15 |
|
10 |
25 |
40 |
3 |
18 |
30 |
0 |
|
25 |
10 |
0 |
|
18 |
30 |
0 |
4 |
5 |
20 |
30 |
|
0 |
4 |
8 |
|
0 |
5 |
20 |
5 |
10 |
8 |
25 |
|
15 |
4 |
30 |
|
15 |
10 |
8 |
6 |
15 |
25 |
0 |
|
30 |
15 |
0 |
|
15 |
25 |
10 |
7 |
15 |
30 |
10 |
|
6 |
20 |
8 |
|
15 |
30 |
8 |
8 |
15 |
30 |
4 |
|
6 |
20 |
10 |
|
6 |
8 |
4 |
9 |
8 |
4 |
6 |
|
20 |
10 |
6 |
|
8 |
8 |
4 |
0 |
8 |
4 |
6 |
|
20 |
10 |
9 |
|
7 |
6 |
8 |
Таблица 3
Номер |
|
|
|
Продолжительность работы t, мин |
|
|
|
||||
строки |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
1 |
20 |
24 |
8 |
|
18 |
30 |
10 |
|
20 |
22 |
8 |
2 |
45 |
30 |
5 |
|
60 |
55 |
10 |
|
45 |
30 |
5 |
3 |
60 |
10 |
5 |
|
30 |
15 |
60 |
|
60 |
10 |
5 |
4 |
45 |
15 |
10 |
|
50 |
20 |
50 |
|
40 |
50 |
10 |
5 |
30 |
40 |
10 |
|
15 |
25 |
50 |
|
41 |
34 |
5 |
6 |
10 |
25 |
25 |
|
45 |
25 |
30 |
|
40 |
15 |
10 |
7 |
15 |
30 |
45 |
|
20 |
50 |
30 |
|
10 |
5 |
15 |
8 |
45 |
20 |
10 |
|
60 |
40 |
30 |
|
45 |
5 |
20 |
9 |
10 |
20 |
15 |
|
20 |
10 |
50 |
|
10 |
15 |
20 |
0 |
10 |
15 |
20 |
|
20 |
10 |
50 |
|
10 |
15 |
20 |
Методические указания к выполнению
Данные таблиц 2 и 3 дают возможность построить нагрузочную диаграмму (рис. 1).
По осям диаграммы обязательно обозначить шкалы.
12
Рисунок 1 - Нагрузочная диаграмма
Мощность двигателя подбирается при заданных режимах работы по эквивалентной мощности, которая равна:
|
|
n ( P2 |
t |
k |
) |
|
|
|
k |
|
|
|
|
Pэкв |
k |
1 |
|
|
|
, |
|
tц |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где tц – время цикла работы: tц t1 |
t2 |
|
|
t n . |
||
По Рэкв выбирают мощности двигателя для привода производственного механизма из условия, что Рн (катал.) ≥ Рэкв. Величина Рн выбирается по данным приложения 2.
Выбранный двигатель следует проверить на перегрузочную способ-
ность по величине |
Рmax |
, где |
M max |
указано в данных двигателя |
|
Р2ном |
M н |
||||
|
|
|
(приложение 1).
Если Pmax > λ, Pэкв, следует выбрать электродвигатель близлежащей большей мощности.
13
3. Практическое занятие № 3 «Анализ и расчет силовых преобразователей электрической энергии»
В зависимости от варианта задания (см.табл.4) необходимо:
1)изобразить электрическую схему силовой части заданного типа выпрямителя;
2)изобразить временные диаграммы напряжений на входе и выходе выпрямителя и описать принцип его работы. Временные диаграммы изобразить при угле включения тиристора α при этом заменить в схеме диод (диоды) на тиристор (тиристоры);
3)рассчитать средние значения напряжения и тока на выходе выпрямителя при угле включения тиристора при активной нагрузке, сопротивлением Rd.
4)рассчитать коэффициент пульсации p для диодной схемы.
Таблица 4
Вариант |
Схема вы- |
Напряжение вто- |
Угол вклю- |
Сопротивление |
|
прямителя |
ричной обмотки |
чения ти- |
нагрузки |
|
|
трансформатора |
ристора |
Rd, Ом |
1 |
1.4 |
220/127 |
π/3 |
1,2 |
2 |
1.2 |
127 |
π/6 |
10 |
3 |
1.3 |
220 |
π/2 |
4,5 |
4 |
1.5 |
380/220 |
2π/3 |
5,6 |
5 |
1.4 |
380/220 |
π/4 |
3,2 |
6 |
1.3 |
127 |
5π/6 |
2,1 |
7 |
1.2 |
220 |
π/3 |
4,8 |
8 |
1.3 |
127 |
π/6 |
2,3 |
9 |
1.4 |
220/127 |
π/2 |
8,6 |
10 |
1.5 |
380/220 |
2π/3 |
7,8 |
11 |
1.4 |
127110 |
π/4 |
4,1 |
12 |
1.2 |
110 |
5π/6 |
12 |
13 |
1.3 |
127 |
π/3 |
6,9 |
14 |
1.4 |
220/127 |
π/6 |
11 |
15 |
1.5 |
220/127 |
π/2 |
3,8 |
16 |
1.4 |
380/220 |
2π/3 |
13 |
17 |
1.1 |
127 |
π/4 |
7 |
18 |
1.2 |
12 |
5π/6 |
9 |
19 |
1.3 |
24 |
π/3 |
18 |
20 |
1.4 |
380/220 |
π/6 |
20 |
14
Вариант |
Схема вы- |
Напряжение вто- |
Угол вклю- |
Сопротивление |
|
прямителя |
ричной обмотки |
чения ти- |
нагрузки |
|
|
трансформатора |
ристора |
Rd, Ом |
21 |
1.1 |
110 |
π/2 |
1,1 |
22 |
1.2 |
36 |
2π/3 |
4,9 |
23 |
1.3 |
48 |
π/4 |
5,1 |
24 |
1.4 |
220/127 |
5π/6 |
6,3 |
25 |
1.5 |
380/220 |
π/3 |
17 |
26 |
1.1 |
110 |
π/6 |
27 |
27 |
1.2 |
220 |
π/2 |
14 |
28 |
1.3 |
380 |
2π/3 |
16 |
29 |
1.4 |
220/127 |
π/4 |
12,7 |
30 |
1.1 |
127 |
5π/6 |
0,8 |
31 |
1.2 |
110 |
π/3 |
1,6 |
32 |
1.3 |
220 |
π/6 |
13 |
33 |
1.4 |
220/127 |
π/2 |
6 |
34 |
1.5 |
380/220 |
2π/3 |
21 |
35 |
1.1 |
48 |
π/4 |
0,9 |
36 |
1.2 |
127 |
5π/6 |
19 |
37 |
1.3 |
36 |
π/3 |
44 |
38 |
1.4 |
220/127 |
π/6 |
22 |
39 |
1.5 |
380/220 |
π/2 |
15 |
40 |
1.1 |
36 |
2π/3 |
0,5 |
41 |
1.2 |
110 |
π/4 |
54 |
42 |
1.3 |
127 |
5π/6 |
31 |
43 |
1.4 |
220/127 |
π/3 |
14 |
44 |
1.5 |
380/220 |
π/6 |
66 |
45 |
1.1 |
220 |
π/2 |
45 |
46 |
1.2 |
127 |
2π/3 |
33 |
47 |
1.3 |
48 |
π/4 |
15 |
48 |
1.4 |
220/127 |
5π/6 |
29 |
49 |
1.5 |
380/220 |
π/3 |
24 |
50 |
1.1 |
48 |
π/6 |
10 |
Схему выпрямителей приведены на рисунках 2-6.
15
i1 Tр |
VD |
i2=id |
|
||
|
|
Ud |
U1 |
U2 |
Rd |
Рисунок 2- однофазная однополупериодная
|
|
|
|
VD1 |
i2=id |
|
Tр |
|
|
|
|
U2 |
|
|
Ud |
|
|
Rd id |
|
|
Rd id |
|
||
|
|
|
|
|
Rd U1 |
|
U1 |
|
Ud |
|
U2 |
Ud |
U2 |
|
|
|
|||
|
|
|
VD2 |
|
|
|
VD2 |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 - однофазная с нулевым выводом двухполупе-
С |
риодная |
А |
В |
С |
А |
В |
С |
Tр |
Tр |
VD1 |
VD2 |
VD1 |
|
|
|
|
VD2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Ud |
|
|
|
|
|
|
|
Tр |
|
U1 |
U2 |
|
id |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UА |
UВ |
UС |
|
|
|
VD3 |
VD4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
d |
|||
|
|
|
|
|
U1 |
U2 |
Rd |
|
U1 |
Ud |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD2
Рисунок 4 - однофазная мостовая двухполупериодная
АВ 
С
|
|
|
А |
В |
С |
|
Tр |
VD2 |
|
|
|
Tр |
|
|
|
|
Ud |
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
|
|
Rd |
|
|
Tр |
U1 |
|
|
UА |
Uв |
Uс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD3 |
|||
|
|
|
|
UА |
UВ |
UС |
|
|
VD1 |
VD2 |
VD3 |
Ud |
|
|
|||
|
|
|
id |
|
|
|
|
|
D2 |
D4 |
D6 |
Рисунок 5- трехфазная с нулевым выводом двухполупе-
риодная
16
А В С
|
А |
В |
С |
|
Tр |
VD2 |
VD1 |
|
Tр |
|
|
|
|
Ud |
|
|
|
|
|
|
U2 |
id |
|
|
Rd |
|
|
Tр |
U1 |
||
|
|
|
|
||||
UА Uв |
Uс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD3 |
VD4 |
||
|
|
UА |
UВ |
UС |
|
||
VD1 VD2 VD3 |
Ud |
|
|
|
|||
|
id |
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
D4 |
D6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rd Ud |
|
|
|
|
D1 |
D3 |
D5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
id |
|
|
|
Рисунок 6 - трехфазная мостовая двухполупериодная
Методические указания
Плавное регулирование уровня напряжения на входе преобразователей электрической энергии в другие виды энергии (электрические машины постоянного тока, калориферы) успешно осуществляется силовыми электронными выпрямителями, выполненными на базе тиристорных управляемых преобразователей. Кроме того, преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется выпрямителями на базе полупроводниковых диодов, применяемыми в источниках питания различного типа.
В расчетах диоды и тиристоры принимаем идеальными, т.е. в открытом состоянии их сопротивления равны нулю, в закрытом – бесконечности. Время открывания и закрывания равно нулю. Открываются диоды и тиристоры бесконечно малым положительным анодным напряжением, а закрываются бесконечно малым отрицательным.
1. Изобразить электрическую схему силовой части заданного типа выпрямителя
Схемы выпрямителей на базе полупроводниковых выпрямительных диодов приведены на рисунках 2-6 в соответствии с вариантами заданий (см. таблицу 4).
2. Изобразить временные диаграммы напряжений на входе и выходе выпрямителя и описать принцип его работы
Изобразить аналогичную схему управляемого выпрямителя, при этом заменить в схеме диоды на тиристоры (систему управления не показывать). На временных диаграммах указать напряжения на выходе транс-
17
форматора и на выходе управляемого выпрямителя с учетом заданного по варианту угла управления.
3. Рассчитать средние значения напряжения и тока на выходе управляемого выпрямителя с учетом угла включения тиристора
Среднее значение напряжения на выходе управляемого выпрямителя может быть определено по формуле
1
U0 T ud ( t)d ( t) ,
где Т - период напряжения на выходе выпрямителя, рад;
ud (ωt) – зависимость напряжения на выходе управляемого выпрямителя в функции фазы (ωt);
α – угол управления (включения) тиристоров;
β – угол, при котором функция ud(ωt) достигает минимального по модулю значения после открывания тиристора.
Среднее значение тока на выходе при активной нагрузке
I0 U0 .
Rd
4. Рассчитать коэффициент пульсации для диодной схемы
Коэффициент пульсации выпрямителя может быть определен из выражения
p U m(1) ,
U0
где Um(1) – амплитуда первой (самой низкочастотной) гармоники выпрямленного напряжения;
U0 – среднее выпрямленное напряжение, определяемое по формуле
|
1 |
2 |
||
U0 |
|
|
ud ( t)d ( t) , |
|
T |
||||
|
1 |
|||
где γ1, γ2 – начальное и конечное значение угла в периоде выпрямленного напряжения ud.
18
Для примера рассмотрим следующий вариант задания:
схема выпрямителя – рис. 7; напряжение вторичной обмотки трансформатора – 220В; угол включения тиристора - π/3; сопротивление нагрузки
Rd=50 Ом.
1.Необходимо перерисовать схему, приведенную на рис. 7
2.Изобразим схему управляемого выпрямителя по варианту:
i1 |
Тр |
i2 |
VS |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
u1 |
|
u2 |
ud |
Rd |
Рисунок 7 – Схема управляемого однофазного однополупериодного выпрямителя
Диаграммы напряжений для однофазной однополупериодной схемы с α = π/3:
19
u2, В
ωt, град
ud, В
ωt, град
Рисунок 8 – Диаграммы напряжений для однофазной однополупериодной схемы выпрямителя с α = π/3.
3. Для диаграмм, приведенных на рисунке 8:
|
1 |
|
|
|
cos( ) ( cos( 3)) |
74,3В , |
|
U0( 3 ) |
Um sin( t)d ( t) 220 2 |
||||||
2 |
2 |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|