2. Разгон системы г-д от до описывается уравнениями:

(5)

, (6)

где _ОК, _ОН, М_КК, М_КН – скорости идеального холостого хода и момент короткого замыкания на конечной и начальной регулировочных характеристиках.

Время разгона определяется по выражению:

Закон изменения во времени скорости идеального холостого хода:

 ,М

_ОК _О=f(t)

_КОН=

=f(t)

_OH

_НАЧ

М=f(t)

M_C

M_C M t

Рис.4. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходного процессов при увеличении скорости системы.

3. Переходный процесс при торможении. Возможны два случая:

а) I случай – торможение до неподвижного состояния, т.е. до _К=0, осуществляется отключением обмотки возбуждения генератора от напряжения сети и подключением ее к разрядному сопротивлению . Тогда постоянная времени контура возбуждения

.

Уравнение для расчета переходных процессов:

(7)

(8)

Время торможения:

Если исходный (двигательный) режим работы ЭП находился в Ш квадранте системы координат, то в уравнениях (7,8) начальные величины имеют знаки: ,

Максимальный момент М_М определяется по уравнению (4), при подстановке в него М_КК=0.

Закон изменения _О(t):



Рис.5. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при торможении системы до неподвижного состояния.

б) II cлучай – торможение от до . Этот процесс торможения осуществляется снижением

Е

t

_Г до требуемого значения путем регулирования R_Д в цепи обмотки возбуждения генератора.

Тогда

.

Уравнения для расчета переходных процессов:

(9)

(10)

Максимальный момент определяется по вышеприведенной формуле (4).

Закон изменения скорости идеального х.х.:

Если исходный (двигательный) режим работы находился в Ш квадранте, то в уравнениях (9,10) начальные величины имеют знаки:



Рис.6. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при снижении скорости системы.

4.Переходные процессы при реверсе системы Г-Д. Реверсирование осуществляют изменением полярности напряжения на ОВГ. Реверс состоит из двух этапов: торможение от начальной скорости до _К=0 и пуска системы в обратном направлении до скорости _с.

I этап. Расчетные уравнения при торможении до _к=0:

(11)

(12)

Максимальный момент

II этап. Расчет переходного процесса при разгоне в противоположном направлении (после остановки) выполняется по уравнениям, соответствующим режиму разгона, приведенным ранее, но в уравнении для определения закона изменения скорости _ОК и _С должны быть со знаком минус (отрицательны.).

Зависимость М(t) рассчитать по формуле:

(13)

где М_НАЧ – момент двигателя при =0;

М_КК, М_НАЧ и М_С меньше 0, т.е. отрицательны.

Закон изменения управляющегося воздействия:

.

Длительность процесса реверса .

Суммарная длительность всех переходных процессов не должна превышать от времени цикла.

По результатам расчета переходных процессов строят нагрузочную диаграмму электропривода М(t) и тахограмму (t) за весь цикл работы.

Для ускорения нарастания ЭДС генератора до требуемого значения необходимо форсировать процесс возбуждения путем повышения напряжения, подводимого к обмотке возбуждения генератора, до значения .

Требуемый коэффициент форсировки:

,

где t₁ – время нарастания ЭДС генератора до требуемого значения.

Требуемое значение  необходимо сравнить с допустимым значением , которое при электромашинном возбудителе не должно превышать 4, а при тиристорном возбудителе –1,5-2.

Выводы: После расчета переходных процессов необходимо оценить быстродействие спроектированной системы, т.е. определить суммарное время t_ПП. переходных процессов и найти его значение в % от времени цикла, где ( - суммарное время работы привода в установившемся режиме), сравнить с заданным быстродействием.

Кроме того, необходимо оценить, не превышает ли максимальные значения момента двигателя в переходных процессах значения М_ДОП .

t

Рис.7. Статические, динамические характеристики и графики переходных процессов при реверсе.

Для расчета переходных процессов в случае, когда предполагается ослаблять магнитный поток двигателя (в системах ГД, ТП-Д) с целью обеспечения работы ЭП на регулировочной характеристике, расположенной выше основной (см.рис.8), необходимо выполнить следующее (21,с.431):

1. По универсальной кривой намагничивания, приведенной в приложении, а также в /4,с.34/, рассчитывается и строится кривая намагничивания двигателя Ф(I_B).

2. Рассчитывается начальное Ф_НАЧ (Вб) и конечное Ф_КОН (Вб) значения потока. В качестве Ф_НАЧ принимается номинальный поток, Ф_Н двигателя, работающего на основной характеристике (М).

Методика определения требуемого Ф_КОН изложена в п.9 настоящих указаний (определение ).

3. По кривой намагничивания Ф(I_B) определяется начальное I_В.НАЧ и конечное I_В.КОН значения токов возбуждения двигателя.

4. По конечному значению I_В.КОН рассчитывается добавочное сопротивление, которое необходимо включить в цепь ОВД для получения требуемого магнитного потока , а при питании обмотки возбуждения от тиристорного возбудителя, определить необходимое напряжение на ней .

5. Рассчитывается электромагнитная постоянная Т_В контура возбуждения . При питании ОВД от тиристорного возбудителя .

6. Рассчитывается и строится кривая I_В(t):

Длительность переходного процесса .

7. Используя кривые Ф(I_B) и I_B(t) , строится кривая Ф(t).

8. Строится кривая (t), где  - магнитный поток в относительных единицах: .

9. Кривая разбивается на интервалов по оси времени, принимая .

10. На каждом i-м интервале определяется среднее значение _ср.i относительного потока.

11. Рассчитывается приращение скорости вращения ЭП на каждом i-м интервале:

,

где - скорость идеального холостого хода на основной характеристике (М); начальная скорость вращения ЭП на i-ом интервале (на первом интервале на основной характеристике); статическое падение скорости и электромеханическая постоянная времени на основной характеристике.

Одновременно строится кривая скорости (t), т.к. , при этом (например, ).

12. Рассчитывается кривая I(t), по уравнению:

,

Рекомендации относительно численного значения величины U изложены в п.9 настоящих указаний.

13. Рассчитывается кривая М(t):

14. Рассчитывается кривая :

15. Строятся графики переходных процессов (рис.8).

Рис.8. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при ослаблении магнитного потока двигателя.

Примечание : Методика расчета переходных процессов при усилении магнитного потока двигателя с целью перевода режима работы ЭП с регулировочной характеристики на основную (рис.9) идентична выше изложенной. В этом случае при определении величины Т_В положить R_Д=0.



а

б

М_с

М



J_С1

J_C2

a

б

J

,M,J_Я

t

₀=f(t)

=f(t)

J_Я=f(t)

M=f(t)

Рис.9. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при усилении магнитного потока двигателя.

Расчет переходных процессов в системах ТП-Д и ТПЧ-Д /1, с.252; 2, с.225; 21, с.401/.

Расчет переходных процессов в разомкнутой системе электропривода при питании двигателя от вентильного преобразователя в данном проекте предлагается выполнить в предположении, что управление приводом осуществляется путем линейного изменения во времени скорости идеального холостого хода (скорости вращения магнитного поля у асинхронных двигателей), т.е. по закону:

,

где ₀ – ускорение скорости идеального холостого хода, определяемое из условия полного использования двигателя по моменту.

Так как скорость нарастания управляющего сигнала ограничивается, электромагнитная инерция силовой цепи двигателя в переходном процессе проявляется незначительно и ею можно пренебречь. Ниже излагается сущность аналитического расчета при линейном изменении скорости идеального холостого хода ₀(t) для случая .

При определении длительности изменения ₀ необходимо учитывать знак ускорения при пуске в области положительных скоростей и при торможении в области отрицательных скоростей. ₀<0 при пуске в области отрицательных скоростей и при торможении в области положительных скоростей.

Следует иметь в виду, что суммарная длительность переходных процессов (пуск, изменение скорости, торможение) не должно превышать (23)% от время цикла.

Скорость двигателя и его момент в переходных режимах при питании от вентильного преобразователя изменяются по законам:

(1)

(2)

Э

ти выражения получены для самых общих условий протекания переходных процессов, имеют общий характер и могут использоваться для расчета этих процессов. В этих выражениях _С – соответственно коэффициенты жесткости механических характеристик двигателя и рабочей машины.

⁰

где - приращения момента двигателя и момента статического сопротивления; соответствующее приращениям моментов приращение скорости.

Ускорение идеального холостого хода ₀ рассчитывается, как уже сказано выше, из условия полного использования двигателя по моменту в переходных процессах:

,

где М_М, М_С.М – соответственно максимально допустимый момент двигателя и максимальный статический момент;

Для ДПТ (см. данные двигателя), для АД (критический момент). Знак + используется при торможении, знак - при разгоне привода.

Т_М – электромеханическая постоянная времени электропривода,

_НАЧ – начальное угловое ускорение электропривода, ,

где М_НАЧ, М_С.НАЧ – начальные моменты двигателя и статического сопротивления, соответствующие началу i- го этапа переходного процесса (см.рис.10).

Расчет переходных процессов рекомендуется вести в такой последовательности :

1. Разгон системы из неподвижного состояния (рис.10). В этом случае переходный процесс разбивается на три этапа. На I этапе, 0 t t₀ , двигатель остается неподвижным, поскольку момент двигателя меньше статического. Начальная механическая характеристика двигателя проходит через начало координат, конечная – через точку с координатами =0, М=М_С0 (ей соответствует скорость идеального холостого хода, равная _0.КОН.I).

Для данного этапа справедливы начальные условия:

Момент двигателя на этом этапе изменяется по закону

Заканчивается I этап при увеличении М до М_С0, когда скорость ₀ достигает значения:

_нач.III

_0кон.I

Рис.10. Статические динамические, динамическая характеристика и графики переходных процессов при пуске системы ЭП.

Длительность этапа:

.

На II этапе (см.рис.10) происходит разгон двигателя при линейном изменении ₀ во времени. Начальные условия этого этапа:

Скорость и момент на данном этапе описываются уравнениями :

, (3)

(4)

Величина ₀ имеет то же значение, что и на первом этапе.

Начальная механическая характеристика двигателя на II этапе совпадает с конечной характеристикой I этапа, конечная характеристика II этапа проходит через точку I заданного установившегося режима работы.

Заканчивается этап в момент времени t₁, когда двигатель выходит в точку а на характеристику, обеспечивающую заданную скорость рабочей машины, при этом ₀ достигает значения _О.КОН (см.рис.10).

Длительность II этапа:

На III этапе t>t₁ (см.рис.10) происходит окончательный разгон двигателя до установившегося режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода _О.КОН. Для этого этапа начальные условия:

,

Уравнение скорости на этапе имеет вид:

(5)

Данное уравнение можно представить также в виде:

(6)

Уравнение момента имеет вид:

После ряда преобразований получаем:

(7)

Длительность этапа:

2.Увеличение скорости системы (см.рис.11). Полагаем, что исходный режим работы был установившимся, двигатель работал на начальной характеристике в точке а. В данном случае переходный процесс разбивается на два этапа: этап разгона при линейном изменении ₀ и при .

Начальные условия I этапа:

Уравнения для скорости и момента в функции времени на данном этапе:

, (8)

(9)

I этап заканчивается в момент времени (t₁ на рис.11), когда двигатель выходит на характеристику заданного режима в точке б.

Длительность этапа :

Для расчета переходного процесса нужно определить новое численное значение величины ₀.

Дальнейший разгон двигателя протекает при постоянном значении . Скорость и момент на этом этапе описываются уравнениями (6) и (7).

Рис.11. Статические характеристики и динамическая характеристика и графики переходных процессов при увеличении скорости привода.

3.Торможение системы от начальной скорости _НАЧ (см.рис.12), которую она имела в исходном установившемся режиме работы, до полной остановки. Переходный процесс разбивается на два этапа. На I этапе ₀ снижается по линейному закону от _О.НАЧ до 0.

При этом ₀<0. Численное значение ₀ следует рассчитать.

Начальные условия I этапа:

.

Для скорости и момента в функции времени на этом этапе справедливы выражения (8) и (9). Заканчивается этап при , длительность его:

На II этапе (t>t₂) переходный процесс протекает при .Двигатель работает в режиме динамического торможения. Скорость и момент на данном этапе описываются выражениями (6) и (7). Необходимо отметить, что величины _НАЧ и М_НАЧ , входящие в эти уравнения, определяются координатами точки б (см.рис.12) , а _С и М_С – координатами точки в условного установившегося режима. Точка в находится в месте пересечения продолжений механических характеристик двигателя и рабочей машины.

II этап переходного процесса заканчивается при снижении скорости и момента двигателя до нуля. Далее привод остается неподвижным. Длительность переходного процесса на этом этапе:

Рис.12. Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при торможении до полной остановки.

4.Снижение скорости системы от начальной скорости исходного установившегося режима да некоторой конечной, ненулевой. Переходный процесс (см.рис.13) разбивается на два этапа. На I этапе ₀ снижается от _о.нач до _о.кон с постоянным замедлением ₀. Начальные условия I этапа:

Зависимости (t) и М(t) описываются выражениями (8) и (9). Заканчивается этап при , длительность его:

Численное значение ₀ нужно рассчитать.

Начальный и конечный режим I этапа определяются координатами точек а (исходной) и б (конечной).

На II этапе (t>t₂) происходит дальнейшее снижение скорости двигателя при работе его с постоянным значением . Скорость и момент двигателя на данном этапе описываются выражениями (6) и (7). Начальные и установившиеся значения скорости и момента определяются соответственно координатами точек б и в, длительность этапа:

Рис.13.Статические характеристики, динамическая характеристика и графики переходных процессов при снижении скорости ЭП.

5.Реверс системы. Осуществляется линейным изменением ₀ от _О.НАЧ до _О.КОН (см.рис.14) со сменой её знака в процессе изменения.

I этап реверса – торможение до нулевой скорости описан выше. Дальнейший ход переходного процесса определяется соотношением между моментами двигателя и рабочей машины при достижении нулевой скорости в момент времени t₃.

При М(0)<M_CO (этот случай возникает при повышенных значениях М_СО и малых ₀) переходный процесс разгона разбивается на три этапа (рис.14,а)

а) этап линейного нарастания момента двигателя при нулевой его скорости от значения М(0) до М_СО, II этап реверса ;

б) этап разгона при нарастании ₀, III этап реверса ; При расчете применить уравнения (1,2) или (10,11).

в) этап разгона при постоянном значении ₀, IV этап реверса (t>t₅). Применить уравнения (6,7).

Длительность II этапа:

Определить численное значение .

На этом этапе законы изменения скорости и момента:

III и IV этапы реверса (разгон на отрезке и при t>t₅) протекают аналогично описанному в п.1. данного раздела (пуск системы ЭП).

При М(0)М_СО (см.рис.14,б) этап нулевой скорости при разгоне отсутствует. В этом случае переходный процесс разгона разбивается на два этапа:

а) этап разгона при линейном изменении ₀ во времени (II этап реверса, );

б) этап разгона при постоянном значении ₀ (III этап реверса, t>t₄).

Начальные условия II этапа:

Скорость и момент на данном этапе описываются выражениями:

, (10)

(11)

Длительность II этапа:

,

где

III этап протекает аналогично III этапу случая, описанного в п.1 настоящего раздела.

При рассмотрении переходных процессов в зоне отрицательных скоростей можно воспользоваться этой же методикой и этими же формулами расчета. При этом следует учесть, что скорости ( и ₀), ускорения (_НАЧ и ₀), моменты (двигателя и рабочей машины) будут иметь обратные знаки по сравнению со знаками, которые они имели бы при рассмотрении процесса в зоне положительных скоростей (ускорение будет отрицательно, замедление положительно, движущий момент отрицателен, тормозной положителен и т.д.). Это справедливо как для текущих их значений, так и для значений во всех характерных точках (начальных, установившихся и т.д.). Вместе с этим коэффициенты жесткости  и _С остаются неизменными. Возможен и другой подход: учитывая, что моменты сопротивления рабочей машины при положительной и отрицательной скоростях одинаковы, расчет проводят для случая положительных скоростей. Далее – при построении графиков зависимости (t), M(t) – меняют знаки скорости и момента на обратные.

По результатам расчета переходных процессов необходимо сделать выводы и определить фактическую ПВ% (см.Выводы по переходным процессам в системе Г-Д).

К п.12. Двигатель проверяется на нагрев одним из методов, изложенных в работах /1,2,4,21/. При этом необходимо учитывать изменение условий охлаждения при паузах и изменениях скорости, а в случае регулирования скорости потоком возбуждения в диаграмму моментов вводить поправки, которые сделали бы ординаты кривой моментов пропорциональными току.

При проверке двигателя на нагрев по методу эквивалентных величин (тока, мощности, момента) вычисленные эквивалентный ток, момент, мощность следует сравнить с допустимыми по условиям нагрева током, моментом, мощностью, приводимыми в каталогах для номинального ПВ, после пересчета их на фактическую ПВ%, найденную из нагрузочной диаграммы привода.

Ниже приведена методика проверки на нагрев предварительно выбранного двигателя по методу эквивалентного момента. Для проверки необходимо:

1. Выполнить линеаризацию построенной в отдельной системе координат кривой М(t) за цикл работы с учетом установившихся режимов стандартными фигурами – треугольник, трапеция, прямоугольник (15-20 фигур).

Рис.14. Статические, динамические характеристики и графики переходных процессов при реверсе системы: а – при М<М_СО (=0); б – при М>М_СО (=0).

2. Для каждой стандартной фигуры определить эквивалентный момент или ток . При этом :

, , ,

где - максимальные значения моментов в треугольниках и трапециях.

Аналогично можно определить значения эквивалентных токов якоря для МПТ или тока ротора для АД.

3. Определить эквивалентный момент за цикл:

,

где - отрезок времени, на который опирается i-я стандартная фигура; n – число этих фигур;

- суммарное время переходных процессов за цикл; - коэффициенты учитывающие ухудшение(улучшение) условий охлаждения двигателя в переходных процессах и в статических режимах работы при ; - времена работы привода в установившихся режимах (см тахограмму двигателя).

; ,

где ₀ – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя во время паузы. Для двигателей закрытого исполнения с естественным охлаждением или самовентиляцией принимают .

4. Определить фактическую продолжительность включения:

5. Пересчитать найденное значение на номинальную продолжительность включения:

где - относительные продолжительности включения и коэффициент постоянных потерь мощности.

, , ,

где К_Н, V_Н – номинальные постоянные и переменные потери мощности /1,с.483/. Формула действительна для двигателей с естественным охлаждением и самовентеляцией.

6. Проверить предварительно выбранный двигатель на нагрев.

Условие проверки: . Если более, чем на (10-15)%, то можно предполагать, что первоначально выбранный двигатель по мощности завышен. В этом случае нужно сделать дополнительную проверку, его условие:

,

где М_Н2 – номинальный электромагнитный момент второго двигателя ближайшей меньшей мощности.

Ранее выбранный двигатель был проверен на перегрузочную способность. Если выбранный двигатель удовлетворяет условиям выполняемых проверок, то его следует рекомендовать к внедрению.

Если двигатель по нагреву не подходит, необходимо или снизить интенсивность переходных процессов (при этом увеличиться их длительность и уменьшится производительность рабочей машины), или взять двигатель большей мощности и повторить расчеты.

При проверке двигателей переменного тока по перегрузочной способности обязательно следует учитывать возможное снижение напряжения питающей сети (на 10%).

К п.13. Для построения структурной схемы электропривода двигателя постоянного тока независимого возбуждения необходимо написать уравнение динамической механической характеристики этого двигателя совместно с уравнением движения в операторной форме в предположении жестких механических связей и с учетом ЭДС управляемого преобразователя и его передаточной функции.

Структурная схема электропривода с асинхронным двигателем должна быть построена для области рабочих скольжений также на основании уравнения динамической механической характеристики, записанного в операторной форме.

При составлении структурных схем можно воспользоваться уравнениями обобщенной линеаризованной системы УП-Д /1/, подставив в них параметры Т_Э, Т_П, , соответствующие заданной системе электропривода. Примеры структурных схем обобщенной линеаризованной системы УП-Д приведены в /1,с.311/ .

На структурных схемах указать численные значения входящих в них величин.

К п.14. Точность поддержания скорости привода в установившемся режиме работы (статическая ошибка по скорости) определяется по соотношению:

,

где - скорость идеального х.х., статическая скорость и статическое падение скорости вращения при М=М_Н на i-ой регулировочной характеристике.

К п.15. При выборе замкнутой системы рекомендуется принимать систему с подчиненным регулированием координат. Выполнить поставленные в задании требования помогает применение стандартных настроек. Поскольку на практике чаще всего используется стандартная настройка на технический оптимум, когда соотношение постоянных времени контуров регулирования а=2, в проекте также рекомендуется контур скорости настраивать на технический оптимум. При отсутствии такой возможности последовательную коррекцию нужно дополнить параллельной.

При питании двигателя постоянного тока в разомкнутой системе от тиристорного преобразователя рекомендуется применить замкнутую систему ТП-Д с подчиненным контуром регулирования тока и внешним контуром регулирования скорости (рис.15).

При частотном управлении асинхронным двигателем может быть использована система частотного регулирования момента с автономным инвертором напряжения (АИН), дополненная отрицательной обратной связью по скорости. Структурная схема системы представлена на рис.16а, где - передаточная функция пропорционального регулятора скорости, причем в ней учтена малая постоянная времени Т_Ф фильтра в цепи обратной связи по скорости. Принципиальная блок-схема изображена на рис.16,б.

Расчет для системы ГД следует выполнить при условии питания обмотки возбуждения генератора от тиристорного возбудителя. Структурная схема системы с внешним контуром скорости и подчиненным контуром регулирования тока принципиально не отличается от схемы системы ТП-Д. Принципиальная схема системы представлена на рис.17.

К п.16. При синтезе замкнутой системы, настраиваемой на технический оптимум методом последовательной коррекции, должны быть определены желаемая передаточная функция разомкнутой системы W_{РАЗ (Р)}, передаточная функция объекта регулирования W_ОР(Р), включающая в себя управляемый преобразователь, двигатель и механическую часть электропривода, характеризуемую суммарным приведенным моментом инерции J , а также передаточная функция регулятора (скорости, тока): .

бРис.15.Структурная (а) и принципиальная (б) схемы системы ТП-Д с подчиненным контуром регулирования тока и внешним контуром регулирования скорости.

Рис.16. Структурная (а) и принципиальная (б) схемы системы ТПЧ-Д с автономным инвертором напряжения.

Рис.17. Принципиальная схема системы Г-Д с внешним контуром скорости и подчиненным контуром регулирования тока.

Эти передаточные функции могут быть найдены по формулам, приведенным в работе /1/, там же показано, как определить тип требуемого регулятора.

Для системы УП-Д и, следовательно, ТП-Д, желаемые передаточные функции разомкнутых контуров регулирования скорости и тока определяются по формулам:

, .

Передаточные функции объектов регулирования тока и скорости имеют вид /1,с.350; с.389/:

,

,

где К_П – коэффициент усиления преобразователя,

- малая некомпенсированная постоянная; =( )с.

- суммарное сопротивление якорной цепи (цепи выпрямленного тока);

- электромеханическая постоянная электропривода;

- жесткость естественной характеристики двигателя;

- коэффициент ЭДС (момента) двигателя;

- коэффициенты обратной связи по скорости и току.

Передаточные функции регуляторов тока и скорости определяют по формулам:

здесь - постоянная интегрирования ПИ-регулятора, (т.е. необходим ПИ-регулятор), .

В этом случае необходим II-регулятор скорости с коэффициентом .

В системе Г-Д, так же, как и в системе ТП-Д, регулирование момента осуществляется с помощью отрицательной обратной связи по току якорной цепи, а регулирование скорости – при помощи отрицательной связи по скорости. Передаточная функция регулятора скорости такая же, как и в системе ТП-Д. Что касается передаточной функции регулятора тока, то при компенсации постоянных времени Т_В и Т_Я и питании обмотки возбуждения от тиристорного возбудителя

где ,

Это – передаточная функция ПИД-регулятора. При (Т_Я не компенсируется)

В этом случае необходим ПИ-регулятор.

В системе ТПЧ-АД с замкнутым контуром регулирования скорости передаточная функция регулятора скорости:

где К_ОМ – коэффициент обратной связи по моменту.

К п.17. Для уменьшения объема расчетов замкнутой системы электропривода расчет параметров предлагается выполнить только для регулятора скорости, ориентируясь на пример 7.1 и 7.2 в работе /1/. Напряжение задания скорости , соответствующее наибольшей заданной установившейся скорости, принять равным 12 В. Напряжения, соответствующие двум другим установившимся скоростям, должны быть пропорционально уменьшены.

Коэффициент усиления тахогенератора К_ТГ определяют, выбрав по справочнику тахогенератор постоянного тока, например типа ТНГ. При затруднениях принять В*с.

Коэффициент обратной связи по скорости:

где - скорость идеального холостого хода двигателя, соответствующая наибольшей заданной установившейся скорости.

Коэффициент усиления регулятора скорости при настройке токового контура и контура скорости на технический оптимум (а_Т=2, а_С=2).

здесь К_ОТ – коэффициент обратной связи по току. Его можно определить, зная параметры датчика тока и шунта, включенного в цепь якоря двигателя. Для облегчения работы над проектом предлагается коэффициент датчика тока К_ДТ принять равным 50, ток шунта на ток – равным двойному номинальному току двигателя и считать напряжение U_Ш на шунте при этом токе равным 75МВ (0,075 В). Тогда

Приняв (см. схему), получаем :

Задавшись далее , определяем

.

Затем определяем ЭДС тахогенератора при :

Необходимое сопротивление:

.

К п.18. Расчет статических механических характеристик в замкнутых системах УП-Д (при настройке контура регулирования скорости и подчиненного контура регулирования тока (момента) на технический оптимум можно выполнить по приведенным ниже уравнениям. Для системы ТП-Д:

,

где - модуль жесткости статической механической характеристики в замкнутой системе;

- модуль жесткости естественной характеристики двигателя;

Для системы ТПЧ-АД

Расчет статических механических характеристик в замкнутой системе ГД следует выполнить только с учетом наличия отрицательной обратной связи по скорости согласно уравнению:

,

где

- коэффициент усиления генератора, определяемый по характеристике холостого хода,

- коэффициент усиления тиристорного возбудителя,

.

При питании обмотки возбуждения от электромашинного возбудителя .В расчетах принять .

Примеры расчетов статических механических характеристик в замкнутых системах приведены в работах /1,2/.

К п.19. Анализ динамических качеств замкнутой системы необходим для проверки соответствия качества динамических процессов заданным. Определяют установившуюся динамическую ошибку и суммируют её со статической ошибкой, т.е. находят . Установившаяся динамическая ошибка . Статическая ошибка по скорости в замкнутой системе .

Время I-го согласования текущего и установившегося значения скорости находится по выражению или определяется по кривой при пуске вхолостую. Перерегулирование по скорости при пуске вхолостую также находится по кривой или определяется по соотношению:

где .

К п.20. Привести принципиальные схемы разомкнутой и замкнутой систем. На них следует показать питающий трансформатор (при наличии такового), вентильный преобразователь со всеми основными элементами, электродвигатель, датчики и регуляторы тока (момента) и скорости. Систему управления вентилями преобразователя приводить не следует (условно она может быть изображена прямоугольниками).

К п.21. Расчет энергетики выполнить для спроектированной разомкнутой системы электропривода. Для этого необходимо определить:

а) полезно затраченную энергию за цикл и потери за цикл в установившихся режимах работы - и ;

б) общий расход энергии за цикл, час, год - Расход электроэнергии за год W_Г рассчитать из условия работы предприятия в две смены длительностью каждая по 8 часов и 250 рабочих дней в году.

в) потери энергии в двигателе и преобразователе - и (показать отдельно);

г) отношение суммарных потерь энергии за цикл к общему расходу энергии, %- ;

д) КПД и коэффициент мощности электропривода в каждом установившемся режиме работы, а также потребление реактивной энергии за цикл.

Независимо от типа проектируемой системы ЭП его КПД определить по известному соотношению:

,

где - соответственно, мощность на валу двигателя и потребляемая из сети, суммарные потери мощности в силовой части схемы ЭП, энергия, затраченная на совершение полезной работы и соответствующие ей потери энергии в i-м установившемся режиме работы.

(кВт)

Определение других составляющих написанной формулы КПД рассмотрено ниже.

Потребление из сети реактивной энергии W_Р за цикл независимо от системы ЭП определить по известному соотношению:

,

где - число установившихся режимов работы за цикл; реактивная мощность, потребляемая из сети (ВАр), время работы и коэффициент реактивной мощности в i-м установившемся режиме.

определяется по найденному коэффициенту мощности (см далее).

Примечание: в системе ТПД-Ч потребление W_Р не рассчитывать.

Расход электроэнергии выразить в кВт*ч. Годовой расход энергии рассчитывается для двухсменного графика работы при 250 рабочих днях. Общий расход энергии за цикл составляет:

Энергию, затраченную двигателем на совершение полезной работы в установившихся режимах работы, независимо от системы электропривода рекомендуется определять по формуле:

(Вт*с)