Билет №25

Б И Л Е Т № 25

1. Естественные и искусственные механические характеристики асинхронных электроприводов.

Мощность, передаваемую ротору, можно разделить на две составляющие: мощность, преобразуемую в механическую и мощность потерь в роторе. Первая составляющая может быть определена следующим образом: . Вторая составляющая представляет собой электрические потери в обмотках ротора и потери на перемагничивание ротора. Как правило, потери в стали ротора существенно меньше электрических потерь, в связи с чем первыми можно пренебречь. Тогда: или . Отсюда: . Учитывая что , где . Можно записать выражение для момента в виде: (1) , где

- действующее значение фазного напряжения сети, В;

- фазный приведенный ток ротора, А;

- активное фазное сопротивление обмоток ротора, приведено к обмотке статора;

- приведенное к обмотке статора активное фазное сопротивление, включенное последовательно в цепь обмотки ротора, Ом; имеется в виду, что в фазах включены симметричные последовательные сопротивления.

Из (1) следует, что для определения зависимости асинхронного двигателя необходимо знать характеристику . С целью вывода уравнений этой характеристики, обратимся к схеме замещения, из которой следует:

(2) где:

- индуктивные фазные сопротивления, обусловленные полями рассеяния обмоток статора и ротора; последнее приведено к обмотке статора, Ом;

- индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания.

Выражение (1) представляет собой уравнение скоростной характеристики двигателя , так как скольжение однозначно определяет величину скорости двигателя по формуле: (3).

Для асинхронного двигателя обычно под скоростными и механическими характеристиками понимаются зависимости тока и момента от скольжения. В этом случае соответствующие уравнения получают более компактную форму записи и оказываются удобными для вычислений.

Подстановка (2) в (1) дает уравнение механической характеристики:

(4)

Анализ этого выражения показывает, что зависимость имеет максимум, так как при скольжении и . Максимальное значение момента , развиваемое двигателем, принято называть критическим, соответствующее ему скольжение так же называется критическим. Согласно общему правилу нахождения экстремума функции для определения необходимо решить уравнение вида , подставив в него (4). Решение этого уравнения дает: (5).

Подставляя в (4) находим: (6).

Знак в (5) означает, что максимум момента может иметь место при в двигательном режиме или в режиме противовключения и при в генераторном режиме. Знак + в (6) соответствует , а - .

Из (4) и (5) с учетом (6) может быть получена другая формула для механической характеристики: (7) где: .

Для крупных машин невелико, поэтому практически и . Поэтому (7) можно представить как: (8) где (9) ; (10).

Преимущество записи уравнения механической характеристики в виде (7) по сравнению с (4) в том, что для (7) достаточно знать лишь параметры, которые обычно указывают в каталогах, или которые могут быть найдены по данным каталогов, так как и обычно неизвестны.

Естественная характеристика:

- критические моменты в двигательном и генераторном режимах.

Увеличение сопротивления ротора приводит в соответствии с (9) к увеличению критического скольжения, а критический момент остается неизменным (10). Увеличение и уменьшает и (рис.3).

Форма механических характеристик при и показана на рис.4. Она определяется соотношениями (9) и (10), из которых следует, что скольжение при этом остается неизменным, а критический момент уменьшается пропорционально квадрату напряжения. В соответствии с (10), увеличение приводит к уменьшению критического момента из-за увеличения и повышения индуктивного сопротивления рассеяния, соответствующего искусственной характеристике . Критическое скольжение при этом так же уменьшается, а скорость идеального холостого хода увеличивается, как показано на рис.5.

2. Контур регулирования тока с моделью.

В адаптивном регуляторе тока используется модель. Использование эталонной модели позволяет:

1. приблизить САР к оптимальной при неточной настройке параметров, их нестабильности, то есть облегчает наладке ЭП;

2. уменьшает отрицательное влияние внутренней обратной связи по ЭДС;

3. улучшает качество САР в зоне прерывистых токов.

Эталонный процесс с выхода модели сравнивается на входе апериодического звена с фактическим процессом по . Сигнал сравнения корректирует на выходе усилителя с апериодическим звеном, таким образом, чтобы фактический процесс стремился к стандартному.

, ,

Коэффициент уточняется при наладке и моделировании ЭП, но при условии обеспечения устойчивой работы внутреннего контура не должен превышать

,

где - пульсность схемы; (при ).

Схема реализации эталонной модели – на правом рисунке.

Решая эту систему уравнений, получаем:

- частота пропускания нашего фильтра, - полоса пропускания.

При (принимаем ).

.

3. Начертить и пояснить нагрузочную диаграмму и тахограмму работы электропривода моталки при намотке одного рулона.