- •Пермский Государственный Технический Университет
- •Механика электромеханической системы Кинематическая схема эл.Привода. Силы и моменты, действующие в системе эл.Привода.
- •Механические характеристики производственных механизмов. Для теории и практики эл.Привода большое значение имеют понятия механической характеристики рабочей машины.
- •Расчетные схемы выглядят так:
- •Уравнение движения и режимы работы эл.Привода как динамической системы.
- •Передаточные функции, структурные схемы и частотные характеристики механической части электропривода как объекта управления.
- •Движение инерционных масс эл.Привода с учетом упругих связей движущихся масс.
- •Динамические нагрузки эл.Приводов.
- •В уравнении жесткого приведенного механического звена величина
- •Определение наивыгоднейшего передаточного отношения.
- •Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии.
- •Понятие о электромеханических и механических характеристиках электродвигателей, их жесткости и режимы работы эмп.
- •Координатные преобразования переменных обобщенной электрической машины.
- •Выбор скорости к координатных осей u,V.
- •Фазные преобразования переменных обобщенной машины.
- •Электромеханические свойства двигателей. Математическое описание процессов преобразования энергии в двигателе постоянного тока независимого возбуждения.
- •Естественные и искусственные эл.Механические и механические характеристики двигателя независимого возбуждения в именованных и относительных единицах.
- •Реверсирование двигателя независимого возбуждения и механические характеристики для прямого и обратного напрявления вращения.
- •Тормозные режимы двигателя независимого и параллельного возбуждения.
- •Генераторное торможение с рекуперацией (отдачей) энергии в сеть.
- •Торможение противовключением.
- •Электродинамическое торможение.
- •Расчет механических характеристик двигателя независимого возбуждения.
- •Расчет сопротивлений для якорной цепи днв.
- •Динамические свойства днв при питании от источника напряжения.
- •Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии в двигателе постоянного тока последовательного возбуждения (дпв)
- •Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики дпв
- •Тормозные режимы дпв
- •Расчет искусственных электромеханических и механических характеристик дпв.
- •Расчет пусковых сопротивлений для дпв.
- •Механические характеристики двигателя смешанного возбуждения (дсв) и его тормозные режимы.
- •Расчет тормозных сопротивлений для двигателей постоянного тока.
- •Математическое описание процессов преобразования энергии в асинхронном двигателе.
- •Естественные механическая и эл.Механическая характеристика ад. Формула Клосса.
- •Искусственные механические характеристики ад при изменении параметров цепей статора, ротора и питающей сети.
- •3. Введение добавочного активного сопротивления в цепь ротора.
- •4. Изменение частоты питающей сети.
- •Тормозные режимы асинхронного двигателя.
- •2) Торможение с самовозбуждением
- •Расчет естественной и искусственных статистических механических характеристик ад
- •Расчет сопротивлений для роторной цепи ад.
- •Динамические свойства асинхронного эмп при питании от источника напряжения
- •Математическое описание и электромеханические свойства синхронного двигателя
- •Обобщенная эл.Механическая система эл.Привода с линейной (линеаризованной) механической характеристикой двигателя.
- •Статический (установившийся) режим работы электропривода и статическая устойчивость электропривода
- •Переходные режимы электроприводов Общая характеристика переходных процессов электроприводов, их классификация и методы расчета
- •Графический метод интегрирования уравнения движения (метод пропорций)
- •Графоаналитический метод интегрирования уравнения движения (метод последовательных интервалов)
- •Электромагнитные переходные процессы в цепях возбуждения и форсирование процессов возбуждения
- •Переходный процесс электропривода с двигателем независимого возбуждения при изменении магнитного потока
- •Переходные процессы при пуске и торможении электропривода с короткозамкнутым асинхронным двигателем (ад)
- •Характер изменения свободных составляющих и их затухание определяются корнями p1 и p2характеристического уравнения
- •Корень определяет установившийся режим т.К. Относится к изображению напряжения. Если учесть, что , топоэтому
- •Регулирование координат электропривода Требования к координатам электропривода и формированию его статических и динамических характеристик
- •Основные показатели способов регулирования координат электропривода
- •Системы управляемый преобразователь – двигатель (уп – д).
- •Система генератор – двигатель (гд).
- •Расчет статических электромеханических и механических характеристик в системе гд
- •Система тиристорный преобразователь – двигатель (тп – д).
- •Торможение и реверсирование двигателя в системе тп-д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода
- •Расчет статических механических характеристик в системе тп-д
- •Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели вентильного электропривода
- •Частотное управление асинхронными двигателями
- •Законы частотного регулирования
- •Статические механические характеристики ад при частотном управлении.
- •Система пч-ад (преобразователь частоты - асинхронный двигатель)
- •Обобщенная линеаризованная система уп-д
- •Регулирование момента (тока) электропривода Задачи регулирования момента (тока) электропривода
- •Реостатное регулирование момента (тока) двигателей
- •Релейное автоматическое регулирование тока и момента ад изменением импульсным методом сопротивления в цепи выпрямленного тока ротора
Расчет статических механических характеристик в системе тп-д
Расчет характеристик системы ТП-Д без обратных связей выполняется по уравнению механической характеристики
; где
:
При m=6 Ud0=Ed0=2,34U2ф ;
При m=3 Ud0=Ed0=1,17U2ф ;
Порядок расчета следующий:
Определяется эквивалентное сопротивление якорной цепи
, где
Хmp, Rmp – индуктивное и активное сопротивления трансформатора приведенные к его вторичной обмотке.
:
Здесь Рк.з – потери к.з. трансформатора Вт ;
m1 – число фаз ;
Uк – напряжение к.з. трансформатора ;
-коэффициент трансформации трансформатора.
Сопротивление сглаживающего и уравнительного дросселей
; , где
- падение напряжения на дросселях при номинальном выпрямленном токе Idн.
Определяется угол задержки открывания вентилей i , необходимый для обеспечения работы двигателя с установившейся скоростью с.i
Здесь -ток статической нагрузки, которому соответствует приведенный момент , определяемый по характеристикес=f(Mc) при данной ci
3. По уравнению рассчитываются статические механические характеристики
Для уменьшения зоны прерывистых токов, которые возникают в схемах с нереверсивными ТП и реверсивными с раздельным управлением комплектами вентилей, сглаживания пульсаций выпрямленного тока, ограничения тока через тиристоры в первый полупериод питающего напряжения при к.з. на стороне выпрямленного тока, в системе ТП-Д применяются дроссели, включаемые в якорную цепь. Методика расчета этих дросселей приведена в методических указаниях по выполнению курсового проекта и здесь не дается.
Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели вентильного электропривода
Вследствие специфики режима работы вентилей происходит искажение формы кривой тока, потребляемого ТП из сети, а при регулировании выходного напряжения преобразователя возникает дополнительное искажение формы кривой тока и сдвиг по фазе между напряжением и током, т.к. ток через вентили начинает проходить позднее, чем при отсутствии регулирования. Отключение вентилей, т.е. прекращение тока, также происходит соответственно позднее. При достаточной индуктивности якорной цепи ток через вентили продолжает протекать в том же направлении даже при изменении знака напряжения.
Важнейшим энергетическим показателем вентильного преобразователя и вентильного электропривода, является коэффициент мощности, который характеризует использование питающей системы. При синусоидальном U и I он равен косинусу угла сдвига по фазе между током и напряжением. В вентильных установках напряжение по форме кривой близко к синусоиде (в действительности кривая первичного напряжения несинусоидальна, что является следствием несинусоидальности потребляемого из сети тока). Кривая же тока резко искажена в/r. Поскольку в/r напряжения , созданные вентильным преобразователем в питающей системе, опережают по фазе на 90 создавшие их в/r тока, активная мощность этих гармоник равна 0. Активная мощность передается основной гармоникой напряжения, основной гармоникой тока, а также высшими гармониками активного тока вентильного преобразователя и в/r напряжения питающей системы, которые созданы другими источниками (другими ТП, дуговыми печами и т.п. ).
Активная мощность в/r не совершает полезной работы в вентильном электроприводе, а рассеивается в виде потерь, ухудшая КПД электропривода. Полезную работу совершает часть активной энергии основной гармоники , другая часть этой энергии также рассеивается в преобразователе и двигателе. Вследствие относительной малости активной мощности в/r токов и напряжений принято определять активную мощность (и энергию) по основным гармоникам токов и напряжений. Полная мощность определяется с учетом всех гармоник.
Отношение активной мощности к полной характеризует использование питающей энергосистемы и называется коэффициентом мощности вентильного электропривода.
Полная мощность, потребляемая преобразователем из сети первичного тока.
, где N –мощность искажения.
Т.к. ; , то
, где
u , I – коэффициенты искажения напряжения и тока, а - коэффициент искажения мощности или просто коэффициент искажения.
В бестрансформаторных схемах при достаточной индуктивности в цепи выпрямленного тока
=1 и cos1=cos
В трансформаторных схемах
С достаточным приближением можно считать, что
т.к напряжению Ud соответствует скорость при данном угле регулирования, а напряжению Udo – скорость идеального холостого хода при этом угле.
Отсюда следует, что коэффициент мощности вентильного электропривода зависит от скорости при регулировании и нагрузки на валу, т.е. он пропорционален степени снижения скорости. Снижение и соответственно увеличение угла , а также увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению . На графике приведена зависимость от при номинальной нагрузке на валу. Пунктиром показана зависимость коэффициента мощности системы ГД (cos АД от ). Видно, что коэффициент мощности системы ТП-Д уступает системе ГД. С целью повышения значения применяются методы искусственной коммутации вентилей и специальные резонансные фильтры, обеспечивающие резонанс напряжений на соответствующей гармонике и малое сопротивление для этой гармоники на входе преобразователя.
КПД системы ТП – Д
Для режима непрерывного тока
т.о.
Учитывая, что числитель этого выражения , можно написать
Анализ этого выражения и значения показывает, что КПД системы ТП-Дзависит как от нагрузки двигателя на валу, так и от скорости при регулировании. В случае Mc=const со снижением КПД уменьшается. Сравнение приведенных на графике зависимостей от при номинальной нагрузке на валу двигателя показывает, что он выше, чем в системе ГД.
Основные достоинства системы ТП-Д:
Высокое быстродействие преобразователя, т.к. TП=0,01 с
Более высокий КПД по сравнению с системой ГД
Незначительная мощность управления
Большой срок службы
Малые габариты и вес преобразователя
Простота осуществления резервирования и взаимозаменяемости блоков и узлов ТП
При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы составляет ~ 2 Pдвиг, т.е. меньше, чем в системе ГД. При использовании реверсивного ТП она ~ равна мощности в системе ГД
Недостатки сиcтемы:
Уменьшение коэффициента мощности преобразователя при уменьшении скорости
Значительное искажение кривой тока, потребляемого преобразователем из сети
Неминуемые при регулировании угла колебания реактивной мощности, особенно при большой мощности электропривода, приводящие к колебаниям напряжения в питающей сети