8.Приведите структурную схему электропривода с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением и внешними воздействиями в виде эдс преобразователя и момента нагрузки.

Мс

ω

T_яц= L_яц/R_яц – постоянная времени якорной цепи, в секундах

L_яц – индуктивность якорной цепи, в генри

R_яц – активное (омическое) сопротивление якорной цепи, в омах.

J – момент инерции привода (кг/м²)

9.Приведите формулу для определения электромагнитного момента асинхронного двигателя и объясните, как воспользоваться ей для построения механической характеристики электропривода.

В этой формуле отсутствует скорость. Для её определения воспользуемся выражениями:

Эти 3 выражения позволяют построить механическую характеристику .

Для построения характеристики надо при постоянной частоте и постоянном напряжении задаваться значением роторной частоты. Тогда при данном будет рассчитан момент двигателя, а по одной из формул для частоты определить скорость.

Приближенное построение механической характеристики может быть выполнено по трем точкам:

синхронная скорость

критическое скольжение и критический момент

пусковой момент

Скорость идеального холостого хода определяется частотой работы двигателя

получаем критическую частоту роторной ЭДС , подставляем в выражение для момента

10.Приведите схему и поясните принцип действия асинхронно-вентильного каскада.

Т – трансформатор, В – неуправляемый выпрямитель, И – инвертор, ведомый сетью.

Инвертор, ведомый сетью, пропускает ток в одном направлении. Полярность показана на рисунке, благодаря ей выпрямленный ток определяется разностью между ЭДС выпрямителя и ЭДС инвертора.

Инверторный режим при непрерывном токе обеспечивается тем, что углы управления тиристорами >90°.

Пуск осуществляется по схеме АД с введением в роторную цепь добавочных сопротивлений. После того как двигатель вышел на скорость, близкую к синхронной, роторная цепь переключается на выпрямитель В. Чтобы избежать большого тока в цепи постоянного тока, на инверторе устанавливается напряжение, близкое к напряжению выпрямителя. С этого момента вентильный каскад замкнут по рабочей схеме.

Исходным моментом для регулирования скорости является такой момент, при котором ЭДС выпрямителя, равная роторной ЭДС, больше, чем ЭДС инвертора на такую величину, при которой ток ротора создает требуемый момент.

Если увеличить ЭДС инвертора, то ток выпрямленной цепи уменьшится. Это приведет к уменьшению момента, развиваемого двигателем. Скорость двигателя будет снижаться.

Уменьшение скорости приводит к увеличению роторной ЭДС, т.е. ЭДС на выходе выпрямителя вырастет.

Новый установившийся режим возникнет при новом возросшем значении ЭДС двигателя и напр, в результате чего установится значение тока при новом значении скорости и равенстве .

11.Опишите процесс возникновения режима рекуперативного торможения при изменении скорости двигателя постоянного тока. Проиллюстрируйте ответ на механических характеристиках.

Торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное торможение) осуществляется в том случае, когда скорость двигателя оказывается выше скорости идеального ХХ и его ЭДС e_Д становится больше ЭДС преобразователя e_П.

Двигатель здесь работает в режиме генератора параллельно с сетью, которой он отдает электрическую энергию; ток при этом изменяет свое направление.

i_Я = (e_П− e_Д) / R_ЯЦ = − (e_Д−e_П) / R_ЯЦ, следовательно изменяет знак и момент двигателя, он становится тормозным М_Д= − С_Д Φi_Я.

Если обозначить тормозной момент через М_Т = − М_Д, то выражение для электромеханической характеристики при ω > ω₀ примет вид: ω = e_П / С_Д Φ + M_Т∙R_ЯЦ / (С_Д ∙ Φ)²_.

Первый член в правой части уравнения показывает, что механическая характеристика двигателя независимого возбуждения в этом генераторном режиме при М = 0 проходит через точку, соответствующую угловой скорости идеального ХХ, как и в случае двигательного режима.

Наклон (жесткость) механической характеристики определяется сомножителем второго члена уравнения R_ЯЦ / (С_Д Φ)² , который по абсолютному значению остается неизменным. Следовательно, наклон механической характеристики в рассматриваемом генераторном режиме будет таким же как и в двигательном.

Электромеханическая характеристика

i_КЗ= e_П/ R_ЯЦ

ω₀ = e_П / С_Д Φ

Поскольку М_д пропорционален току якоря, механическая характеристика будет отличаться от электромеханической только масштабом по оси абсцисс.

Режимы работы:

1. Точка идеального ХХ: ток якоря и Мд = 0. Всегда препятст. вращению и двигатель вращается только за счет того, что к валу двигателя приложен движущий момент. iя =0, потому, что при данной скорости ед=0, iя= ед =>iя=0.

2. Точка реального ХХ: направление вращения не поменялось. Режим реального ХХ, при котором момент не отдается на вал, а весь э\м момент уравновешивается моментом потерь вращения.

3. Промежуток между точкой реального ХХ и точкой короткого замыкания: двигатель работает с некоторой скоростью ω, момент нагрузки на валу Мвал.

Двигательный режим: при наличии нагрузки на валу.двигатель развивает э/м момент МД1 который за вычетом потерь вращения передается на вал

4. Точка короткого замыкания: момент двигателя Мд=сд’Iкз,(где Iкз=еп/Rяц)

Мвал при приращении скорости в положительном направлении, принимает положительный знак, а в отрицательном – отрицательный.

На графике отмечены квадранты: 1 и 3 – двигательные; 2 и 4 – тормозные. Следовательно точка 5 (4й квадрант) – тормозной режим работы. Торможение в этой точке называется противоточным или торможение с противовключением.

5. 4й квадрант: режим при котором вращение в сторону противоположную вращению двигателя.

ЭДС имеют одинаковый знак.

В этом режиме ток определяется суммой , э/м момент препятствует вращению, совместно с моментом потерь вращения. На валу должен действовать момент Мвала, который преодолевает Мд+ ΔМвр.

Рекуперативное торможение (генераторный режим):

Двигатель вращается внешним моментом на валу. Тормозная мощность, которая поступает с вала в двигатель, за вычетом потерь, отдается в сеть. (При этом преобразователь должен иметь двухстороннюю проводимость, то есть пропускать ток в обоих направлениях). Таким образом режим рекуперативного торможения является самым экономичным тормозным режимом.

Для перехода из одной точки в другую по показанной механической характеристике в установившемся режиме нужно менять момент на валу двигателя М_вала.

Такое торможение является весьма экономичным, поскольку оно сопровождается отдачей в сеть электрической энергии.