14. Эп с дптнв. Режимы работы и статические характеристики. Реостатное регулирование скорости и момента эп.

15. ЭП с ДПТНВ. Регулирование скорости ЭП с разомкнутой САУ изменением напряжения на якоре. Схема, характеристики, показатели регулирования.

16. Система ТП-Д. Электрическая схема и схема замещения. Параметры. Механические характеристики. Достоинства и недостатки в сравнении с системой ШИП-Д.

17. Регулирование скорости ДПТНВ изменением магнитного потока. Схема, механические и электромеханические характеристики, показатели регулирования.

18. Система ИЕП-Д. Схемы, математическое описание и механические характеристики ЭП: а) с разомкнутой САУ, б) с о.о.с. по скорости.

19. Тормозные режимы работы ДПТНВ, схемы, характеристики. Оценка экономичности способов торможения.

20. ЭП с ДПТПВ. Естественные схема включения и характеристики. Двигательный и тормозные режимы. Реостатное регулирование скорости.

В указанных двигателях обмотка возбуждения LM предназначена для последовательного включения в якорную цепь (рис. 4.18), поэтому она вы­полняется проводом того же сечения, что и обмотка якоря, имеет малое активное сопротивление Rв < Rя, и в электрических схемах изображается иначе, чем обмотка независимого возбуждения. В подавляющем большин­стве двигателей на зажимы клеммной колодки выводятся оба конца об­мотки якоря и оба конца обмотки возбуждения. В некоторых двигателях

Естественными называются статические характеристики двигателя (см. рис. 4.18) при номинальном напряжении питания U = UH и отсутствии до­бавочных сопротивлений (рис. 4.20,а,б). Штриховыми линиями на них пока­заны характеристики идеального двигателя с внутренним сопротивлением Rдв = О, называемые граничными характеристиками. Коэффициенты допус­тимых перегрузок по току и моменту двигателей последовательного возбу­ждения лежат в пределах л1 = Iдоп Iн = =2...2,5, л = Мдоп,/Мн = 2,5..З.

Особенностью естественной механической характеристики двигателя является условие работы с примерным постоянством мощности (источник мощности). Во избежание недопустимого повышения скорости минимальная нагрузка двигателя по моменту не должна быть меньше 20...25% номинальной.

Реостатное регулирование скорости и момента двигателя обеспечива­ется введением в силовую цепь добавочных резисторов (рис. 4 22,а) при напряжении питания, обычно равном номинальному. В случае U = UH, используя уравнения естественной wе = (Uн-IRдв)/с(I) и реостатной w = [UH-I(Rдв + Rд)]/с(I) электромеханических характеристик, получаем за­висимость w( we) при заданном токе

С помощью (4.51), естественной характеристики w_e(I) и зависимости М(1) нетрудно рассчитать и построить механическую характеристику для любого R_д (рис. 4.22,6). Из (4.51) при Rz=Rдв +Rд = 0 получается соотно­шение для расчета граничной характеристик

21. Тормозные режимы работы ДПТПВ. Схемы и механические характе­ристики.

При работе на характеристиках с и =0 и двигатель замкнут накоротко и работает в тор­мозном режиме. Этот режим получил название динамического торможения с самовозбуждени­ем. В общем случае при работе двигателя в указанном режиме в якорную цепь вводят внешний резистор Rд (рис. 4.27). Для возникно­вения режима самовозбуждения должно быть выполнено несколько условий. Первое - наличие потока остаточного намагничивания Ф0. Само­возбуждение невозможно, если машина полно­стью размагничена. Второе условие самовоз­буждения - совпадение по знаку потока Ф0 с потоком, создаваемым током в обмотке возбу­ ждения. Это условие обеспечивается включени­ем обмоток возбуждения и якоря (согласным или встречным) при выбранном или заданном направлении вращения яко­ря. Например, если машина, включенная по схеме рис. 4.27, не возбуждается при заданном направлении вращения якоря, то необходимо переключить либо выводы якоря, либо выводы обмотки возбуждения. Третье условие самовозбуждения иллюстрирует рис. 4.28,а. На нем кривыми линиями пока­заны зависимости ЭДС от тока при со = const, а прямолинейные характери­стики - это зависимости падения напряжения в суммарном сопротивлении якорной цепи /\U = REI = (Rдв+Rд)I от тока при RЕ = const. Режим самовоз­буждения возможен при условии Е = кФ(1)w= RЕI. При большом сопротив­ления Rzi это условие не выполняется даже при вращении якоря с большой

скоростью w1) и самовозбуждения не происходит. Меньшему сопротивле­нию RE2 при скорости w1 соответствует точка А установившегося режима. Снижение скорости двигателя приводит к уменьшению тока и момента установившегося режима (точка Б при w =w2). Скорость, при которой на­чальный линейный участок кривой Е(I) совпадает с прямой /\U(I), называ­ется критической. Это скорость срыва самовозбуждения при снижении скорости двигателя или скорость начала самовозбуждения при увеличении его скорости. Убыстрение процесса торможения привода достигается уменьшением сопротивления RE в функции его скорости (сравните токи и моменты двигателя в точках Б и В на рис 4.28,а). Механические характе­ристики рассматриваемого режима изображены на рис. 4.28,6.

22. Электрическая схема и Т-образная схема замещения АД. Естественные механическая и электромеханические характеристики и их особые точки.

23. Реостатное регулирование скорости АД. Схема, механические харак­теристики, основные показатели регулирования скорости.

24. Регулирование скорости АД в системе РН-АД. Схема и механические характеристики в разомкнутой и замкнутой САУ. Основные показатели регулирования.

25. Регулирование скорости АД переключением числа полюсов. Схемы, механические характеристики, основные показатели регулирования.

26. Частотное регулирование скорости АД. Схема. Необходимость регулирования второй переменной ПЧ (U или I). Формула М.П.Костенко. Зависимость U₁(f₁) и механические характеристики для одного из 3-х частных случаев (по выбору). Коррекция закона регулирования с учетом r₁.

27. Система ПЧИТ-АД. Схема замещения, векторная диаграмма, механические характеристики при ненасыщенной магнитной цепи.

29. Динамическое торможение АД. Принципиальная схема и возможные схемы включения статорной обмотки. Эквивалентный ток и его связь с постоянным током. Характеристики ω(I₂) и ω(М).

30. Схема включения, векторная диаграмма, угловая и механическая ха­рактеристики СД при питании от сети. Режимы работы.

В электроприводе применяются синхронные двигатели: -с электромагнитным возбуждением и неявнополюсным ротором;

-с электромагнитным возбуждением и явнополюсным ротором; -с возбуждением от постоянных магнитов;

-реактивные,

-шаговые.

В схемах включения синхронных двигателей (рис. 4.57): СД - синхронный двигатель, Т - согласующий трансформатор; УВ - управляемый возбудитель; АБ - аккумуляторная батарея; АИТ - автономный инвертор тока; ГТЧИН - преобразователь частоты со свойствами источника напряжения

Рис. 4.57. Схемы включения нерегулируемого (а) и регулируемых (б, в) электроприводов с синхронными двигателями

Питание обмотки возбуждения осуществляется от источника постоян­ного тока через контактные кольца, так как обычно обмотка возбуждения машин с электромагнитным возбуждением располагается в роторе. Вслед­ствие того, что номинальное напряжение возбуждения синхронных двигателей максимальной (или номинальной) скорости двигателя У маломощных дви­гателей Rф >= 0,02. .0,05. У двигателей средней и большой мощности Rф=0,002...0,02.

Основой для анализа статических характеристик и режимов работы является векторная диаграмма синхронной машины (рис. 4.59). На векторной диаграмме обозначено:

U , Е0 EЕ - векторы фазных напряжения, ЭДС холостого хода и резуль­тирующей ЭДС;

I, Id, 1q, la, Ip - векторы тока фазы и его составляющих по осям d, q, а также активной и реактивной;

IRф, IdXd, lqXq - падения напряжения на сопротивлениях Rф, Xd и Xq от соответствующих токов;

0', 0E, пси,ф - углы между векторами U и -Е0 (угол нагрузки), ЕE и -Е0, 1 и -Е0, U и I

Векторная диаграмма двигательного режима

возбужденной синхронной машины

при опережающем токе и Ld< Lq

У нерегулируемых синхронных двигателей Oн = 25...30и, а перегрузочная способность лям-да = Mмд/Mнv лежит в пределах 2...3.

31. Свойства и характеристики синхронного ЭП с внешней синхронизацией. Влияние на вид угловых характеристик активного сопротивления фазы и синхронных индуктивностей по магнитным осям.

Рассмотрим статические характеристики синхронного привода при по­стоянстве f, I и Ф0, причем значения указанных переменных примем рав­ными номинальным. В этих условиях углы 0', ф, напряжение U и момент двигателя М являются функциями угла нагрузки 0 при Е0=const. В каче­стве независимой переменной примем электрический угол Ч*. Систему уравнений (4.114) теперь решаем относительно угла 0' и напряжения U. Получаем

Влияние на уровень статорного напряжения двигателя не только угла пси, но и уровня возбуждения показано на рис. 4.73, причем зависимость U(пси) невозбужденной (Ф0 = 0) машины изображена в пренебрежении пото­ком остаточного магнетизма. Для сравнения штриховой линией изображен уровень номинальногонапряжения.

Участки устойчивой работы привода при изменении момента нагрузки от -Мм до +ММ выделены на характеристиках (рис. 4.73-4.75) тол­стыми линиями. Нулю электрического угла нагрузки 0эл соответствует угол пси = -п/2 рад. Ось моментов, соответствующая углу 0эл =0 (рис. 4.75), пока­зана штриховой линией.

Характеристика Mпси) двигателя с активным ротором и оди­наковой синхронной индуктивностью по магнитным осям (пунктирная кри­вая на рис. 4.76) согласно (4.111) представляет собой косинусоиду У такого двигателя зона устойчивой работы по углу пси(-п < пси < 0) больше, чем у возбу­жденного явнополюсного двигателя.

32. Свойства и характеристики синхронного ЭП с внутренней синхронизацией. Схема. Влияние параметров г_ф, L_d, L_q на вид механических и электромеханических характеристик. Структурная схема регулируемого ЭП как источника скорости на базе ВД.

Пусть система управления приводом фиксирует угол пси (рис. 4.82). При постоянстве токов рабочей обмотки двигателя I и тока возбуждения Iв уравнения (4.124) и (4.125) можно записать так:

Где

В случае Rф = О из (4.130) имеем и из (4.131) получаем . Минимум напряжения на статоре двигателя (w = 0) при Rф не=0составляет падение напряжения RфI, а при Rф = 0 он равен нулю (рис. 4.83).

Электромеханические характеристики синхронного привода с внутренней синхронизацией

В случае Rф не=0 при снижении скорости происходит уменьшение угла (тэта штрих) и увеличение коэффициента мощности двигателя, работающего с отстающим током (рис. 4.84). Штриховыми линиями (рис 4.84) обозначены номинальные углы (тэта штрих) и фн при работе двигателя на естественной характе­ристике.

Зависимости 0'(w) и ф(w) синхронного привода с самосинхронизацией

Из (4.110) следует, что при постоянных значениях с₀, I и пси момент привода не зависит от скорости (рис. 4.85), т.е. в данных условиях син­хронный привод приобретает свойства идеального регулируемого источника момента.

Рис. 4.85. Механические характеристики синхронного привода с самосинхронизацией

33. Механические переходные процессы ЭП с линейной характеристикой M_дин(ω): а) пуск, б) реверс с реактивным М_с. Фазовые траектории и зависимости M_дин(t) и ω(t).

34. Механические переходные процессы ЭП с линейной характе­ристикой М_дин(ω): а) торможение противовключением, б) динамическое торможение. Фазовые траектории и зависимости M_дин(t) и ω(t).

35. Аналитический расчет зависимостей M(t) и ω(t) при динамическом торможении СД вхолостую. Определение минимального времени торможения.

36. Электромеханические переходные процессы в ЭП с АД при скачке напряжения на статоре. Примеры фазовой траектории и кривых ω(t) и M(t) при пуске вхолостую. Средство борьбы с колебаниями электромагнитного момента.

37. Электромеханический переходный процесс пуска ЭП с ДПТНВ и реак­тивной нагрузкой путем скачка напряжения на якоре (случай Т_м < 4Т_э). Фазовая траектория, математическое описание, кривые M(t) и ω(t).

38. Переходный процесс, обусловленный введением R_доб в цепь ОВ ДПТНВ при М_с = const: схема, математическое описание, фазовые траектории и зависимости Ф(t), ω(t), M(t) и i_я(t).

39. Пуск ЭП с линейной механической характеристикой и реактивным М_с путем линейного во времени увеличения ω₀. Фазовая траектория и кри­вые ω ₀(t), ω(t), M(t). Статическая и динамическая ошибки по скорости.

40. Реверсирование ЭП с линейной механической характеристикой и одномассовой МЧ путем линейного во времени изменения управляющего воздей­ствия при реактивном М_с. Фазовая траектория и кривые ω ₀(t), ω(t), M(t). Суммарная ошибка по скорости и ее составляющие.

41. Переходные процессы при экспоненциальной зависимости от времени управляющего воздействия. Назначение и виды форсировки возбуждения электрических машин.