Шпоры по ТЭП

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Южно-Уральский Государственный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

S – скольжение ( S

); где ω – углов скорость, ω0

– угл скорость поля Дв ω0

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.05.2015

Размер:

1.27 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

1.6 Асинхронный двигатель. Схема включения, схема замещения. Электромеха-

нические и механические характеристики асинхронного двигателя. Схема замещения АД

АД широко примен в промышленности благодаря простате их конструкц, надежности в эксплуатации и в сравнительно низкой стоимости. Расход цветных металлов и общая масса на ед мощности в 1,5-2 раза ниже чем для ДПТ.

UФ – действующее значение фазного напряжения сети; I1, I’2 – ток статора (I1) – фазные токи статора и ротора приведены к статору соответственно; Iμ – ток намагничивания; Xμ – индуктивное сопротивление контура намагничивания; R1, R’2 - активные и фазные сопротивления обмоток статора и ротора, приведенные к статору, X1 , X’2 – индуктивные и фазные сопротивления обмотки статора и ротора, приведенные к статору, R’2П – приведенное

к обмотке статора активное фазное сопротивление, включенное последовательно в цепь обмотки ротора.

Данная схема замещения получена при следующих допущениях:

1.Параметры схемы не зависят от режима работы Д;

2.Не учитываются добавочные потери и насыщение магнитопровода;

3.Не учитывается влияния пространственных и временных высших гармонических составляющих (мдс). Механические характеристики АД.

Для вывода мех-их хар-ик необходимо рассматривать

2. Учитывая, что магнитные потери

ских ∆РМ1=0, ∆РМ2=0.

Ур-ие электромеханической хар-ки:

Ген.		Дв.
Ген.	sкр.
	sкр.	экстерум
-Mк.г.	1 0	Mк.д.	M
	s

баланс мощности на основе энергетических диаграмм.

Для вывода мех-ой хар-ки принимаем следующие допущения: 1. Ввиду малости активного сопротивления статора (для машин средней и большой мощности принимаем ∆РЭЛ1=0.

вАД значительно ниже электриче-

М= f(I).

		M	3I`22 R`2Σ		- ЭМХ; Из ур-ия следует, что для определения зависи-
		M		sω0


мости	моментов	от		скольжения		необходимо	знать	хар-ку	I’2(S).

I'2 (s)

UФ

, ХКЗ – индуктивное сопротивление КЗ. ХК=Х1+Х’2

XK2 З

2Σ

Ур-ие представляет собой

скоростные хар-ки АД, т.к. скольжение однозначно определяет

3U2

величину скорости. Уравнение механической хар-ки:

2Σ

- МХ

ω0s R1

2Σ

Макс-ое значение момента, развиваемого дв-ем называется критическим. Соответствующее

скольжение называется критическим. SK

R`2Σ

;

3UФ2

R 2 X2

2ω

Знаки ± означают, что максимум момента может иметь место:

а) при s>0 (+) в двигательном режиме и режиме противовключения.

б) при s<0 (-) в генераторном режиме.

«+» - двигательный режим; «-» - генераторный. При работе в генераторном режиме с реку-

перацией энергии момент критический больше,

чем в двигательном режиме или режиме

противовключения. MKГ

3UФ2

; MKД

3UФ2

2ω

R 2

Формула Клосса: M

2MK (1 a sK )

.Упрощенная M

2MK

Таким образом,

2a sK

зная каталожные данные АД, можно построить MX и ЭМХ.

Электромеханические характеристики АД.

Типы ЭМХ: 1. Зависимость тока от скольжения I1(s), 2. I’2(s). I'2

(s)

UФ

X K2 З

2Σ

При s∞ ток ротора I’2

стремится к предельному значению: I'2ПР ЕД

UФ

Когда s>0, то I’2(s) монотонно возрастает.

Если s<0 – имеется максимум.

s<0

UФ ;

max Г

R'2Σ 1

I’2 MAX

2 max

I’2 ПРЕД

Ток ротора I’2 явл-ся основной величиной для оценки ре-

s>0

жима работы Д.

SГЕН.MAХ

Для выражения I1(s):

Iμ2

I'22 (1 2α

1 a2sK2 )

где α

Iμ

- коэф-т кратности тока Iμ по отнош-ию к I’2пр.

I'2ПП

1.7 Уравнения электромеханической и механической характеристики асинхронного

двигателя. Искусственные характеристики асинхронного двигателя.

Уравнение электромеханической характеристики: М = f(I).

`2 R`2

- ЭМХ;

s 0

Уравнение механической характеристики:

3U 2

- МХ

s R

Искусственные характеристики АД

Включение дополнительного R

Изменение U

в ротор АД (Rд<R1<R2<R3)

Rд=0

sК

U2 > U1 > UH

Изменение Х (реактивного

Изменение частоты питающего

U/f = const (одновременно

сопротивления в статоре,

(з-н Костенко) fH > f1 > f2.

изменяется U и f)

ХН < Х1 < Х2 < Х3)U

ест

1.8 Тормозные режимы асинхронного двигателя.

Рекуперативное тор-е с отдачей энергии в сеть возможно при скорости выше синхрононой скорости маг. Поля. По мере приближения к этой скорости момент дв-ля стремится к нулю, при дальнейшем увеличении под влиянием внешнего момента, когда ω > ω0 – дв-ль работает в режиме генератора параллельно с сетью отдавая ей Эл. Энергию. При работе АД в режиме рекуперации не следует вкл-ть в его цепи дополнительные сопротивления, т.к. это ведет к увеличению потерь и снижению КПД. Этот вид используют для подтормаживания.

Торможение противовключением . Условия этого тор-я:

1)Ротор дв-ля под действием акт. Момента приложенного к валу должен вращаться в противоположном направлении отн-но поля статора. Тормозной ток составляет 7..8 Iном, поэтому необходимо ограничивать тормозной ток в пределах допустимой величины. Метод используется в реверсивных приводах и приводах требующих быстрой остановки.

2)при пассивном статическом моменте, кот. Не способствует вращению, осущ-ся торможение на «выбеге» - переключает чередование фаз.

С целью уменьшения тормозного тока и увеличения тормозного момента в цепь ротора вклся дополнит. Сопротивления, Однако при этом способе необходимо затормозить Д или откл-ть его от сети иначе произойдет реверс.

3)для осущ-я динамического тор-я АД статор откл-ся от сети переменного тока и подкл. К постоянному напр-ю. В режиме динамического торможения неподвижное маг. Поле АД обусловлено суммой намагничивающей силы ОС и ОР. Этот режим тор-я можно рассматривать как своеобразный режим работы АД:

а) ОС при вкл-ии к источнику пост.тока создает неподвижную в пространстве МДС с синусоидальным распределением вдоль воздушного зазора.

б) амплитуда этой МДС опр-ся не только постоянным током, но и схемой соединения фаз ОС.

1.9 Система управляемый преобразователь-двигатель с отрицательной обратной связью по скорости.

Основу структурной схемы составляет разомкнутая схема УПД. На валу ДПТ находится датчик скорости - тахогенератор ТГ (рис. 11.23, а), выходное напряжение которого UТГ , пропорциональное скорости ДПТ, является сигналом обратной связи. Коэффици-

ент пропорциональности носит название коэффициента обратной связи по скорости и может регулироваться за счет изменения тока возбуждения ТГ.

Сигнал обратной связи UТГ UОС сравнивается с задающим сигналом скорости Uз.с с и их

разность Uвх= Uз.с - Uтг в виде сигнала рассогласования (ошибки) Uвх подается на вход дополнительного усилителя У, который с коэффициентом ky усиливает сигнал рассогласования Uвх и подает его в виде сигнала управления Uу на вход преобразователя П.

Uу = Кy Uвх .

Жесткость характеристик в замкнутой системе больше жесткости характеристик в разомкнутой системе. Сами характеристики, показанные на рис. 11.23, б, , а линии 1 и 3 соответствуют замк системе. Здесь же для сравнения приведена характеристика ДПТ в разомк (параллельные линии 2, 4 и 5) системе. Рассмотрим физическую сторону процесса регулирования скорости в данной системе. Предположим, что ДПТ работает под нагрузкой в установившемся режиме и по каким-то причинам увеличился момент нагрузки Мс. Так как развиваемый ДПТ момент стал меньше момента

нагрузки, его скорость начнет снижаться и соответственно будет снижаться сигнал обратной связи по скорости. Это вызовет увеличение сигналов рассогласования и управления и приведет к повышению ЭДС преобразователя, а следовательно, напряжения и скорости ДПТ. При уменьшении момента нагрузки обратная связь действует в другом направлении.

Таким образом благодаря наличию обратной связи происходит автоматич регулирование

ЭДС преобразователя и тем самым подводимого к Дв напряжения.

Для вывода мех хар-ки ДПТ в замкнутой системы, воспользуемся выражениями:

I R

к П U у

I ω

Δω

(1)

кФП

к П U у

Δω (2)

кФП

(кФП )2

кФП

(кФП )2

Uвх= Uз.с – γω

(3)

Uу = Кy Uвх

(4)

Заменяем в (1) и (2) Uу на его выраж в (4) и далее Uвх из (3):

Uу = Кy (Uз.с – γω)

к П к У UЗС γω

R Я R П I

кФП

к П к У UЗС к П к У γω к П к У UЗС к П к У γω

кФП

Введем обозначения

С = кФП, Кс = γ Кy КП / С

к П к У UЗС

ω -

R Я

I (1а)

к П к У UЗС

ω -

R Я

M (2а)

ω 1 k

к П к У UЗС

R Я I

ω 1 k

к П к У UЗС

R Я M

Окончательно получается:

k У k П UЗ.С.

I(RЯ R П )

- ЭМХ; ω

k У k П UЗ.С.

M(R Я R П )

- МХ

c(1 k

)

c(1 k

)

c(1 k

)

c2 (1 k

)

где c kФном ; kС γk У k П /с - общий коэффициент усиления системы П-Д.

1.10 Система управляемый преобразователь-двигатель с отрицательной обратной связью по напряжению.

2, 4 , 5 – замкнутая система; 3 - разомкнутая

Датчиком напряжения служит потенциометр. Сигнал обратной связи Uос αU .

Где α – коэффициент обратной связи. Сигнал рассогласования Uвх Uзс

αU .

к П ФU У

I R Я R П

кФП

Uу = Кy Uвх = Кy (Uз.с – γω)

кП к У UЗС γω

R Я R П

;

к П к У UЗС

к П к У γω

I R Я I R П

кФП

С = кФП, Кс = α Кy КП U= кФПω + IRЯ=Сω + IRЯ

к П к У UЗС

ω -

KC IR Я

IR Я IRП

ω K

к П к У UЗС

KC IR Я IR Я IRП

;

к П к У UЗС

I(KC R Я R Я R П )

C 1 K C

к П к У UЗС

Я 1 KC R П

ЭМХ система

C 1 KC

C 1 K C

к П к У UЗС

Я 1 KC

R П

МХ система

C 1 K

C2 1 K

Перепады скоростей для замкнутой и разомкнутой системы

Rя(1 кС )

R П

)

1 кС

кС

I Rя Rп /(1 с) / с;

I Rя Rп / с

ωз ωр

Физическая сторона процесса. При изменении нагрузки на валу двигателя увеличивается ток якоря и увеличивается внутреннее падение напряжения. Это вызовет увеличение сигнала рассогласования и увеличение сигнала управления. Увеличится ЭДС преобразователя и компенсация падения напряжения на выходе ДПТ.

1.11 Система управляемый преобразователь-двигатель с положительной обратной связью по току.

Датчиком обратной связи является шунт с сопротивлением Rш. Падение напряжение на шунте пропорционально току якоря. Сигнал обратной связи Uос βI .

Где β – коэффициент обратной связи по току (определяется в Омах). Сигнал на вх усилителя определяется как: Uвх = Uзс+βI

ω к П U У R Я R П I

кФП кФП

к П U У

R Я R П

кФП (кФП )2

UУ= кУ Uвх = кУ (Uзс+βI)

к П к У UЗС к П к УβI

R Я R П

кФП

к П к У UЗС

кC I

R Я R П

k П k У UЗС

(R Я R П kС )

- ЭМХ

k П k У UЗС

(R Я R П kС )

- МХ

с2

Анализ жесткости полученных характеристик проводится используя суммарное сопротивление якорной цепи (Rя+Rп) с общим коэффициентом усиления Кс.

1– отрицательная жесткость (Rя+Rп)>Кc

2– бесконечно большая жесткость (Rя+Rп)=Кc

3– положительная жесткость (Rя+Rп)<Кc

С помощью ПОС по току можно получить характеристики любой жесткости.

1.12 Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя.

Принцип заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением ω0 2πf1 / p изменять его скорость 0, получая различные ис-

кусственные характеристики. Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Регулирование скорости АД не сопровождается увеличением его скольжения, поэтому потери мощности при регулировании скорости оказываются небольшими. Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы - коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности - одновременно с частотой необходимо изменять и подводимое к АД напряжение. Закон изменения напряжения при этом зависит от характера момента нагрузки Мс.

При постоянном моменте нагрузки Мс=const напряжение на статоре должно регулиро-

ваться пропорционально его частоте U1/f1=const
Для вентиляторного характера момента нагрузки это соотношение	имеет	вид
U1/ f 2 const, а при моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости,	оно	запи-
1

шется в виде U1/ f1 const

При реализации частотного способа регулирования скорости АД должен быть использован преобразователь частоты, который позволяет также регулировать и напряжение на статоре АД.

Схема включения АД и характери-

стики. Необходимым элементом ЭП является преобразователь 1 частоты и напряжения, на вход которого подается стандартное напряжение сети U1 промышленной частоты f1= 50 Гц, а с его выхода снимается переменное напряжение U1peг регулируемой частоты f1рег (рис. 5.14,а), значения которых находятся между собой в определенных соотношениях.

Анализ механических характеристик АД при его управлении по наиболее простому закону U1/f1=const показывает, что скорость 0 идеального холостого хода АД изменяется при регулировании f1, а критический момент Мк остается неизменным.

Механические характеристики (рис. 5.14,6) по своим особенностям разделяются на два семейства: характеристики, соответствующие частотам ниже номинальной (сетевой) f1ном и выше ее.

Закон изменения напряжения при частотном регулировании скорости АД в относительных единицах: U1* f1* Mс* .

1.13 Показатели регулирования электропривода.

Общие положения ЭП предназначен для сообщения движения РО различ машин и механизмов. При работе их

для обеспечения рационал хода технол процесса, очень часто возникает необх регулир-я скорости движ РО. Технологич требования определяют необходимость задавать или поддерживать координаты ЭП: положение РО мех-ма, его скорость, ускорение, момент и ток Дв… В процессе управления ЭП и регулир-ия приходится принудит изменять координаты или ограничивать их. В зависимости от задач управлен ЭП изменяется и цель регулиров координат.

1 поддержание заданного уровня переменной-система стабилизации; 2 изменение перемен по заданному закону ( системы с ЧПУ);

3ограничен перемен допустимым значением (экскаваторная хар-ка);

4отработка произвольн сигнала изменения переменной (следящие системы). Для регулиров скорости РО существуют 2 возможности:

1изменен угловой скорости вала ЭП,

2измен параметров кинематич цепи мех части привода, точнее передаточного отношения мех передач, устанавливаемых между ДВ и РО.

Рассмотрим последний вариант: Существуют 2 возмож способа управления переменной или координатой: 1 параметрический способ упр-я в разомкнутых системах; 2 автоматич способ упр-я, к.т. использ в замкнутых системах.

Параметрич системы характериз-ся изменен координаты привода за счет измен параметра Дв, применяется широко, но возможны ограничения.

Автоматич способы делятся на 2 катег: по возмущению, по отклонению. Используются либо по отклонению, либо комбинированный.

Показатели регулирования 1 диапазон регулирования хар-ет предел изменения переменной. Сверху диапазон ограни-

чен макс значением регулир величины по соображениям без аварийной работы. Снизу ограничен точностью регулирования. D ΔXсрmax / ΔXсрmin

2 точность регулирования – определяется отклонением переменной от заданного значения, под влиянием возмущающих воздействий. X (Xmax Xmin ) /(Xmin Xmax )

3 плавность регулирования – хар-ся числом дискретных значений регулируемого параметра, можно оценить коэф-т плавности, где Хi и Xi+1 – значение переменных на соседних сту-

пенях регулирования.	K пл	Xi
		Xi Xi 1

4 перерегулирование – динамич ошибка и хар-ся максим отклонением координаты от уста-

новиш значения при tmax. ΔX Xсmax

X уст

5 быстродействие – быстрота реакции привода на изменение воздействий. Основ показатели: время пуска и время торможения.

6 допустимая ошибка регулирования - ΔX Xзад - X Х – текущ значение, Хзад –заданное.

Относительная ошибка регулир-я	ΔX	X зад - X

		X зад
		X зад

7 допустимая нагрузка – обычно считается, что Дв работает нормально, если токи в его цепях не превышают номинальных значений.

8 экономичность – ЭП должен иметь min массу и габариты при max быстродействии.

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
08.05.20154.84 Mб57Шпоры по машинам.doc
#
08.05.20152.08 Mб122Шпоры по машинам.pdf
#
08.05.20152.72 Mб48Шпоры по СУЭП.doc
#
08.05.20151.19 Mб57Шпоры по СУЭП.pdf
#
08.05.20152.47 Mб16Шпоры по ТЭП.doc
#
08.05.20151.27 Mб19Шпоры по ТЭП.pdf
#
19.09.201989.6 Кб3шпоры по ФМ.doc
#
08.05.20153.84 Mб14Шпоры по ЭСА.doc
#
08.05.20151.13 Mб10Шпоры по ЭСА.pdf
#
17.11.2019132.52 Кб4ШПОРЫ РЦБ.docx
#
09.12.201832.66 Кб3шпоры с 16-20 и 23 вопрос.docx