- •Дисциплина «Электрооборудование промышленности» содержание
- •1. Электропривод как система. Структурная схема электропривода (эп).
- •2. Механические характеристики производственных механизмов электродвигателей.
- •3. Основные уравнения движения механической части электропривода.
- •4. Элементы проектирования электропривода.
- •5. Управление координатами в электроприводе постоянного тока при реостатном регулировании.
- •6. Статические характеристики и режимы работы электропривода постоянного тока с независимым возбуждением.
- •7. Управление координатами в электроприводе переменного тока с фазным ротором.
- •8. Основные характеристики и режимы работы электропривода переменного тока.
- •9. Электрическая часть силового канала электропривода. Преобразователи частоты в электроприводе.
- •10. Импульсные преобразователи в электроприводе.
- •11. Общие принципы управление и классификация систем управления электроприводом.
- •12. Элементная база информационного канала. Аналоговые регуляторы электропривода.
- •13. Синтез структур и параметров информационного канала электропривода с подчиненным регулированием координат.
- •14. Цифровые микропроцессорные регуляторы электропривода.
- •15. Классификация и особенности полупроводниковых силовых преобразователей электроэнергии.
- •16. Топология выпрямителей разных типов и особенности их расчета.
- •17. Инверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Их расчет и характеристики.
- •18. Влияние силовых преобразователей на системы электроснабжения, определение их энергетических показателей.
- •25. Расчет входных и выходных фильтров силовых преобразователей электроэнергии.
- •26 Статические характеристики и режимы работы электропривода постоянного тока с зависимым возбуждением.
- •27. Управление координатами в асинхронном электроприводе с короткозамкнутым ротором.
- •28. Элементная база информационного канала. Цифровые интегральные микросхемы.
- •29. Синтез дискретных управляющих автоматов.
- •30. Управление координатами в системе преобразователь (источник эдс) – двигатель постоянного тока.
- •31. Управление координатами электропривода постоянного тока по цепи возбуждения.
- •32. Вольт-амперная характеристика электрической дуги и ее зависимость от длины дуги.
- •33. Назначение и устройство магнитных пускателей. Их обозначение на электрических схемах.
- •34. Автоматический выключатель сети. Его назначение и основные параметры.
- •35. Реле времени с электромагнитным замедлением.
8. Основные характеристики и режимы работы электропривода переменного тока.
Основные характеристики:
скорость холостого хода АД:;
электромеханическая характеристика: ;
механическая характеристика: ;
При увеличении скольжения ротора и нагрузки на валу АД – вращающий момент возрастает за счет увеличения тока ротора до критического значения, а затем уменьшается за счет уменьшения ;
Наиболее удобные формулы для механической характеристики были выведены немецким ученым Клоссом в зависимости от энергетических соотношений в двигателе. Рассмотрим энергетические соотношения в АД:
электромагнитная мощность АД: ;
потребляемая мощность от сети: , без учета потерь в цепи статора;
механическая мощность на валу двигателя: ;
потери мощности в роторной цепи: , потери энергии в цепи ротора пропорциональны моменту двигателя и скольжению ротора и расходуются на нагрев ротора.
Формула Клосса: , где:- отношение активного сопротивления статора и ротора ();
критический момент: , где:- индуктивное сопротивление короткого замыкания равно сумме индуктивных сопротивлений статора и ротора;
критическое скольжение: ;
если мощность двигателя >5 кВт, то коэффициент , т.к., и формула Клосса:;;
номинальная частота вращения: ;
КПД: ;
коэффициент пускового тока: ;
коэффициент пускового момента: ;
коэффициент максимального момента: ;
момент инерции ротора: , [кг·м2].
Энергетические режимы работы асинхронного двигателя:
1– холостой ход;
2 – двигательный режим;
3 – короткое замыкание (якорь заторможен);
4 – торможение противовключением (или перемена питания двух фаз);
5 – рекуперативное торможение;
6 – динамическое торможение (к двум фазам подключают постоянный ток (30÷40 В)).
9. Электрическая часть силового канала электропривода. Преобразователи частоты в электроприводе.
Общие сведения:
В состав электрической части ЭП входит:
1. Источник питания
Источником питания чаще всего может быть электрическая сеть f =50 Гц, и с одним из линейных напряжений Uном = 220, 380, 660 В; 1, 6, 10 кВ.
В городском электротранспорте применяется сеть с U =600 В, (в ж/д U =5 кВ).
В автономных установках, на автомобилях, самолетах и судах применяются аккумуляторы и генераторы тока с U =12, 24, 48 В.
На летательных аппаратах применяются генераторы переменного тока с f =400 Гц и U =115, 200, 36 В.
За счет увеличения частоты уменьшается масса эл. оборудования.
В электрическую часть силового канала ЭП также входит Эл. преобразователь и электрическая часть электромеханического преобразователя. Классификация электрических преобразователей.
Электрические преобразователи предназначены для преобразования электроэнергии исключительно по роду тока (пост. в перем. и наоборот), амплитуде и частоте напряжения.
Преобразователи делятся на
выпрямители :управляемые и неуправляемые
инверторы: ведомые сетью и автономные
преобразователи напряжения: по амплитуде и с фазовой и широтно-импульсной модуляцией.
преобразователи частоты НПЧ и со звеном постоянного тока
импульсные преобразователи тока с ШИМ или ЧИМ
Независимо от напряжения, преобразователи могут быть: управляемые и неуправляемые, реверсивные и нереверсивные. От вида внешней характеристики могут рассматриваются источники или источники
Преобразователи частоты в ЭП.
1). НПЧ – непосредственные преобразователи частоты
Содержат в каждой фазе неуправляемый реверсивный выпрямитель
Основное преимущество НПЧ является:
большая выходная мощность и высокий КПД;
ПЧВС: P ≤ 20 МВт, η = 0,95 – 0,97
т. к. имеет место однократное преобразование энергии
Недостатки:
частоту можно изменять только в сторону уменьшения
выходное напряжение имеет большие нелинейные искажения
Для регулирования действующего значения выходного напряжения изменяется угол управления тиристоров .
2). ПЧ с ЗВТ – преобразователи ЧП частоты со звеном постоянного тока.
Бывают с:
А). управляемым выпрямителем
Б). неуправляемым выпрямителем
P ≤ 2 МВт.
Схема с управляемым выпрямителем.
Напряжение сети выпрямляется и регулируется УВ на 6-ти тиристорах (мостовая схема).
Автономный инвертор на 12-ти тиристорах и 12-ти диодах преобразует постоянное напряжение в переменное, с f до 250 Гц,
Преимущества:
большой диапазон регулирования частоты
Недостатки:
небольшой КПД из-за двойного преобразования энергии; η = 0,88-0,94.
Блок управления БУ, одновременно изменяет угол управления, управляемых выпрямителей и частоту управляющих импульсов тиристоров АИ.
Линейное U фазное U
Схема с неуправляемым выпрямителем
Имеет наилучшие характеристики, т. е. η = 0,95-0,97 и cosφ → 1.
Они построены на биполярных транзисторах с полевым затвором
fм = 5 – 15 кГц
Регулировании выходного напряжения производится с помощью синусоидальной ШИМ частотой f = 5 – 15 кГц.