
- •Курс лекций по дисциплине «Электрический привод»
- •1 Механическая часть силового канала электропривода. Математическое описание. Динамическое моделирование механической части силового канала электропривода
- •1.1 Механическая часть силового канала электропривода. Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика электропривода)
- •1.2 Двухмассовая модель, как объект управления (аналоговый вариант)
- •1.2.1 Динамическая модель двухмассовой системы в переменных «входы-выходы». Структурная схема динамической модели
- •1.2.2 Структурная схема двухмассовой механической системы, как звена входящую в более сложную систему. Преобразования структурных схем
- •1.2.3 Метод пространства состояния. Представление двухмассовой системы в переменных состояния
- •1.3 Одномассовая механическая модель силового канала электропривода
- •1.3.1 Одномассовая механическая модель как объект управления (аналоговый вариант). Динамическая модель одномассовой механической системы в переменных «входы-выходы»
- •2.1 Обобщенная электрическая машина. Координатные и фазные преобразования
- •2.2 Дпт с нв. Основные уравнения. Механические характеристики
- •2.2.1 Электромеханические характеристики дпт с нв в двигательном режиме
- •2.2.2 Механические характеристики дпт с нв при пуске
- •2.2.3 Механические характеристики дпт с нв в тормозных режимах
- •1) Рекуперативное;
- •2) Противовключением;
- •3) Динамическое.
- •Рекуперативное торможение
- •Торможение противовключением
- •Динамическое торможение
- •2.2.4 Дпт с нв, как объект управления. Динамическая модель дпт с нв в переменных «входы-выходы». Аналоговый вариант
- •2.2.5 Энергетические режимы в эп с дпт с нв
- •1. Режим хх.
- •4. Режим противовключения
- •2.3 Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения
- •2.3.1 Механические характеристики дпт пв в двигательном режиме
- •2.3.2 Пусковой режим двигателя последовательного возбуждения
- •2.3.3 Тормозные режимы дпв. Механические характеристики дпв в тормозном режиме
- •2.4 Дпт смешанного возбуждения
- •2.5 Ад. Механические характеристики ад при различных режимах работы
- •2.5.1 Построение механических характеристик с использованием формулы Клосса
- •2.5.2 Пуск ад
- •2.5.3 Тормозные режимы ад. Механические характеристики в тормозном режиме
- •Рекуперативное торможение
- •Режим противовключения. Торможение противовключением
- •Динамическое торможение
- •2.5.4 Моделирование эп с ад. Асинхронный двигатель, как объект управления. Динамическая модель ад в переменных «входы - выходы»
- •2.5.5 Динамическая модель ад в переменных состояния. Математическое описание обобщенной асинхронной машины
- •2.5.6 Преобразователи координат и фаз
- •2.5.7 Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором
- •2.5.7.1 Анализ ад с кзр в неподвижной системе координат
- •2.5.7.2 Анализ ад с кзр во вращающейся системе координат
- •2.6 Синхронный электродвигатель. Механические характеристики сд в различных режимах работы. Механические характеристики сд в двигательном режиме. Угловая характеристика сд
- •2.6.1 Пуск сд. Механические характеристики в пусковом режиме
- •2.6.2 Тормозные режимы сд. Механические характеристики сд в тормозных режимах
- •2.6.3 Синхронный эд, как объект управления. Динамические модели синхронного эд и синхронный эп в переменных «входы-выходы»
- •3 Переходные процессы в эп
- •3.1 Электромеханические переходные процессы и их анализ
- •3.1.1 Решение уравнения движения при постоянном динамическом моменте
- •3.1.2 Решение уравнения движения при линейно изменяющемся динамическом моменте
- •3.1.3 Решение уравнения движения при нелинейно изменяющемся динамическом моменте и при постоянном моменте сопротивления
- •3.1.4 Решение уравнения при нелинейно-изменяющемся динамическом моменте и при изменяющемся моменте сопротивления
- •3.2 Анализ электромеханических переходных процессов
- •3.2.1 Нагрузочные диаграммы эп
- •1) Непрерывные
- •3.2.2 Расчет и построение нагрузочных диаграмм эп
- •3.2.3 Анализ нагрузочных диаграмм эп
- •3.3 Тепловые переходные процессы в эп
- •3.3.1 Уравнение теплового баланса эп
- •3.3.2 Постоянная времени нагрева
- •3.3.3 Допустимое превышение температуры двигателя. Классы изоляции
- •3.4. Динамическая тепловая модель эд в переменных «входы-выходы»
- •3.5 Выбор мощности эд. Номинальные режимы работы эп по нагреву
- •3.5.1 Выбор мощности эд для различных режимов работы
- •1. Выбор эд по нагреву.
- •2. Проверка по допустимой механическое перегрузке.
- •3. По возможности запуска.
- •3 Этап: Поверка по возможности запуска.
- •3.5.2 Выбор мощности эд для кратковременного режима работы
- •3.5.3 Выбор мощности эд для повторно-кратковременного режима работы
- •4 Регулирование «координат» эп
- •Регулирование скорости вращения в эп
- •4.1 Регулирование скорости дпт с нв
- •2. Регулирование магнитным потоком
- •3. Регулирование напряжением на зажимах якоря
- •Регулирование скорости вращения дпт с нв изменением напряжения подводимого к якорю
- •4.2 Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением
- •3. Регулирование изменением магнитного потока
- •3.1. Регулирование скорости дпт пв шунтированием оя.
- •3.2. Регулирование скорости шунтированием ов.
- •4.3 Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
- •4.3.1 Регулирование скорости вращения ад изменением действующего значения напряжения, подводимого к статору
- •4.3.2 Регулирование скорости вращения ад изменением числа пар полюсов двигателя
- •4.3.3 Частотное регулирование скорости вращения ад. Принципы и законы частотного регулирования
- •1.Электромашинный пч
- •Особенности частотного регулирования сд
- •4.3.4 Регулирование скорости вращения ад введением добавочного эдс в цепи ротора (каскадное регулирование)
- •Классификация схем каскадного регулирования
- •5 Энергетическая эффективность эп
- •Случай разноправленного потока энергии
- •5.2 Обобщенный критерий энергетической эффективности
- •5.3 Коэффициент мощности
- •6 Надёжность эп. Основные понятия, критерии надёжности
- •6.1 Показатели надёжности
- •6.2 Расчёт показателей надёжности
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Электротехника и электрооборудование предприятий»
В.И. Бабакин
Курс лекций по дисциплине «Электрический привод»
У
Приводится курс лекций по дисциплине «Электрический привод» для студентов направления подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника
профиль подготовки: № 16 Электрооборудование и электрохозяйство предприятий и учреждений
Содержатся необходимые графики, диаграммы и поясняющие схемы.
Составитель: ____________________В.И Бабакин, доц
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2013
Содержание
Стр.
1 МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СИЛОВОГО КАНАЛА ЭЛЕКТРОПРИВОДА. Математическое описание. Динамическое моделирование механической части силового канала электропривода . . . . . . .
1.1 Механическая часть силового канала электропривода. Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика электропривода) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Двухмассовая модель, как объект управления (аналоговый вариант) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Динамическая модель двухмассовой системы в переменных «входы-выходы». Структурная схема динамической модели . . . . . . . 1.2.2 Структурная схема двухмассовой механической системы, как звена входящую в более сложную систему. Преобразования структурных схем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Метод пространства состояния. Представление двухмассовой системы в переменных состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Одномассовая механическая модель силового канала электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Одномассовая механическая модель как объект управления (аналоговый вариант). Динамическая модель одномассовой механической системы в переменных «входы-выходы» . . . . . . . . . . . . . .
2 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ. Обобщенная электрическая машина. Уравнения, описывающие электромеханические преобразователи. Механические характеристики электромеханических преобразователей в различных режимах их работы. Электромеханические преобразователи как объект управления. Энергетические соотношения в электромеханических преобразованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Обобщенная электрическая машина. Координатные и фазные преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 ДПТ с НВ. Основные уравнения. Механические характеристики 2.2.1 Электромеханические характеристики ДПТ с НВ в двигательном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Механические характеристики ДПТ с НВ при пуске . . . . 2.2.3 Механические характеристики ДПТ с НВ в тормозных режимах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4 ДПТ с НВ, как объект управления. Динамическая модель ДПТ с НВ в переменных «входы-выходы». Аналоговый вариант . . . . . . . 2.2.5 Энергетические режимы в ЭП с ДПТ с НВ . . . . . . . . 2.3 Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Механические характеристики ДПТ ПВ в двигательном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Пусковой режим двигателя последовательного возбуждения . 2.3.3 Тормозные режимы ДПВ. Механические характеристики ДПВ в тормозном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 ДПТ смешанного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . 2.5 АД. Механические характеристики АД при различных режимах работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Построение механических характеристик с использованием формулы Клосса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Пуск АД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 Тормозные режимы АД. Механические характеристики в тормозном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4 Моделирование ЭП с АД. Асинхронный двигатель, как объект управления. Динамическая модель АД в переменных «входы - выходы» . . 2.5.5 Динамическая модель АД в переменных состояния. Математическое описание обобщенной асинхронной машины . . . . . . . . . 2.5.6 Преобразователи координат и фаз . . . . . . . . . . . . 2.5.7 Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором . . . . 2.6 Синхронный электродвигатель. Механические характеристики СД в различных режимах работы. Механические характеристики СД в двигательном режиме. Угловая характеристика СД . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Пуск СД. Механические характеристики в пусковом режиме . 2.6.2 Тормозные режимы СД. Механические характеристики СД в тормозных режимах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Синхронный ЭД, как объект управления. Динамические модели синхронного ЭД и синхронный ЭП в переменных «входы-выходы» . .
3 ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭП . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Электромеханические переходные процессы и их анализ . . . 3.1.1 Решение уравнения движения при постоянном динамическом моменте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Решение уравнения движения при линейно изменяющемся динамическом моменте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.3 Решение уравнения движения при нелинейно изменяющемся динамическом моменте и при постоянном моменте сопротивления . . . . 3.1.4 Решение уравнения при нелинейно-изменяющемся динамическом моменте и при изменяющемся моменте сопротивления . . . . . . . 3.2 Анализ электромеханических переходных процессов . . . . . 3.2.1 Нагрузочные диаграммы ЭП . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Расчет и построение нагрузочных диаграмм ЭП . . . . . . 3.2.3 Анализ нагрузочных диаграмм ЭП . . . . . . . . . . . . 3.3 Тепловые переходные процессы в ЭП . . . . . . . . . . . 3.3.1 Уравнение теплового баланса ЭП . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Постоянная времени нагрева . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3 Допустимое превышение температуры двигателя. Классы изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Динамическая тепловая модель ЭД в переменных «входы-выходы» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Выбор мощности ЭД. Номинальные режимы работы ЭП по нагреву . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.1 Выбор мощности ЭД для различных режимов работы . . . . 3.5.2 Выбор мощности ЭД для кратковременного режима работы S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.3 Выбор мощности ЭД для повторно-кратковременного режима работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 РЕГУЛИРОВАНИЕ КООРДИНАТ ЭП . . . . . . . . . . . . .
4.1 Регулирование скорости ДПТ с НВ . . . . . . . . . . . . 4.2 Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей . 4.3.1 Регулирование скорости вращения АД изменением действующего значения напряжения, подводимого к статору . . . . . . . . . 4.3.2 Регулирование скорости вращения АД изменением числа пар полюсов двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Частотное регулирование скорости вращения АД. Принципы и законы частотного регулирования . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4 Регулирование скорости вращения АД введением добавочного ЭДС в цепи ротора (каскадное регулирование) . . . . . . . . . . . . .
5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭП . . . . . . . . . .
5.1 КПД ЭП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Обобщенный критерий энергетической эффективности . . . . 5.3 Коэффициент мощности . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 НАДЁЖНОСТЬ ЭП. Основные понятия, критерии надёжности . . . 6.1 Показатели надёжности . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Расчёт показателей надёжности . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Механическая часть силового канала электропривода. Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика электропривода) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 Динамическая модель двухмассовой системы в переменных «входы-выходы». Структурная схема динамической модели . . . . . . . 3 1.2.2 Структурная схема двухмассовой механической системы, как звена входящую в более сложную систему. Преобразования структурных схем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.3 Метод пространства состояния. Представление двухмассовой системы в переменных состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ. Обобщенная электрическая машина. Уравнения, описывающие электромеханические преобразователи. Механические характеристики электромеханических преобразователей в различных режимах их работы. Электромеханические преобразователи как объект управления. Энергетические соотношения в электромеханических преобразованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1 Обобщенная электрическая машина. Координатные и фазные преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 ДПТ с НВ. Основные уравнения. Механические характеристики 3 2.2.1 Электромеханические характеристики ДПТ с НВ в двигательном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2.3 Механические характеристики ДПТ с НВ в тормозных режимах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2.4 ДПТ с НВ, как объект управления. Динамическая модель ДПТ с НВ в переменных «входы-выходы». Аналоговый вариант . . . . . . . 3 2.2.5 Энергетические режимы в ЭП с ДПТ с НВ . . . . . . . . 4 2.3 Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3.1 Механические характеристики ДПТ ПВ в двигательном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3.2 Пусковой режим двигателя последовательного возбуждения . 4 2.3.3 Тормозные режимы ДПВ. Механические характеристики ДПВ в тормозном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.4 ДПТ смешанного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . 4 2.5 АД. Механические характеристики АД при различных режимах работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.5.1 Построение механических характеристик с использованием формулы Клосса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.5.2 Пуск АД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.5.3 Тормозные режимы АД. Механические характеристики в тормозном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.5.4 Моделирование ЭП с АД. Асинхронный двигатель, как объект управления. Динамическая модель АД в переменных «входы - выходы» . . 4 2.6 Синхронный электродвигатель. Механические характеристики СД в различных режимах работы. Механические характеристики СД в двигательном режиме. Угловая характеристика СД . . . . . . . . . . . . 4 2.6.1 Пуск СД. Механические характеристики в пусковом режиме . 4 2.6.2 Тормозные режимы СД. Механические характеристики СД в тормозных режимах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1 Механическая часть силового канала электропривода. Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика электропривода) 12 Каждая точка всех трех характеристик, взятых отдельно, описывает статические режимы. 12 С помощью совместной механической характеристики можно: 12 1.2.1 Динамическая модель двухмассовой системы в переменных «входы-выходы». Структурная схема динамической модели 14 Представим модель согласно уравнению (4). 14 14 15 1.2.2 Структурная схема двухмассовой механической системы, как звена входящую в более сложную систему. Преобразования структурных схем 15 . 15 Тогда: 15 . 15 . 16 1.2.3 Метод пространства состояния. Представление двухмассовой системы в переменных состояния 16 Тогда: 18 , 18 2 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ. Уравнения, описывающие электромеханические преобразователи. Механические характеристики электромеханических преобразователей в различных режимах их работы. Электромеханические преобразователи как объект управления. Энергетические соотношения в электромеханических преобразованиях 21 2.1 Обобщенная электрическая машина. Координатные и фазные преобразования 21 Электромеханические преобразователи (ЭМП) являются основным звеном силового канала ЭП, которое непосредственно выполняет функцию преобразования электрической энергии в механическую, являясь, при этом, связующим звеном между электрической и механической частями силового канала. 21 В дальнейшем из всего многообразия ЭМП будем рассматривать Эл двигатели промышленного назначения. 21 В структуре электропривода ЭМП рассматривается в виде идеализированного ЭД, что означает: 21 1) ротор ЭД не обладает массой; 21 2) не имеет механических потерь; 21 3) жестко связан с реальным физическим ротором, относящимся к механической части ЭМП. 21 Такой идеализированный ЭД может быть представлен в виде электрического многополюсника, содержащим пар электрических выводов ( соответствует числу обмоток, фаз двигателя) и, кроме того, одну пару механических выводов. На механических выводах в результате электромеханического преобразования энергии при скорости вращения развивается электромагнитный момент . Поэтому эти два вывода обозначаются и . Электромагнитный момент является выходным параметром ЭМП и, одновременно, выходным параметром для механической части силового канала. Угловая скорость определяется условиями движения механической части, но для ЭМП обычно рассматривается как независимая переменная. 21 Механические переменные и связывают ЭМП с механической частью в единую взаимосвязную систему. При этом все процессы в ЭД описываются системой уравнений электрического равновесия, число уравнений равно числу обмоток двигателя. Кроме того, в математическое описание ЭМП обязательно входит уравнение электромагнитного преобразования энергии и уравнение движения. 21 В современной теории ЭП в качестве обобщенной модели ЭМП обычно используют, так называемую, двухфазную модель; к ней можно привести абсолютно все виды и типы ЭМП. Такая модель – «Обобщенная электрическая машина» (рис.11). 21 22 Рис.11 Обобщенная электрическая машина 22 На этой модели электрическая машина представлена в виде неподвижного статора с двумя обмотками, располагающимся вдоль неподвижных координат и , а также вращающегося ротора с двумя обмотками, располагающимися вдоль вращающихся координат и . 22 - угол поворота ротора; 22 - скорость вращения ротора, 22 ; 22 и - напряжения на фазах обмотки статора; 22 и - напряжения на фазах обмотки ротора. 22 При этом уравнение электрического равновесия имеет вид: 22 , (13) 22 где - активное сопротивление -ой обмотки; 22 - напряжение на -ой обмотке 22 - потокосцепление -ой обмотки 22 ; 22 - собственные индуктивности, - взаимоиндуктивности. 22 Необходимо отметить, что величина взаимоиндуктивностей зависит от угла поворота ротора и, как следствие, от пространственного сдвига обмоток, т.е. является функцией скорости и времени. Это является физической причиной того, что ни у одной электрической машины значение не может достигнуть 1. 22 Для того чтобы ЭД любого вида и типа привести к представленной двухфазной модели этой машины производят координатные преобразования. Сущность этих преобразований сводится к тому, что для упрощения модели, функции статора, представленные в неподвижной системе координат приводят к вращающейся системе координат . А для того, чтобы вновь вернутся к реальному объекту систему нужно привести к (). 22 Учитывая то, что большинство реальных ЭД включают в себя трехфазные статорные и роторные обмотки, для получения рассмотренной модели необходимо произвести прямые и обратные фазные преобразования, сущность которых сводится к следующему: 22 1) трехфазные в двухфазные , ; 22 2) двухфазные в трехфазные , . 22 2.2 ДПТ с НВ. Основные уравнения. Механические характеристики 22 2.2.1 Электромеханические характеристики ДПТ с НВ в двигательном режиме 24 1. Введение в цепь ротора добавочных реостатов . При этом пусковой ток: 26 . 26 2. Пуск при пониженном напряжении. Пуск начинается при том минимуме напряжения, которому соответствует пусковой ток . По мере увеличения скорости увеличивается ЭДС, в результате чего ток уменьшается. Отсюда следует, что момент уменьшается в результате уменьшения ускорения и, соответственно, уменьшается темп разгона двигателя, поэтому при достижении вращающимся моментом некоторого (момент переключения) напряжение увеличивается. Однако, ограничиваются тем, что , а пиковый момент . 26 2.2.3 Механические характеристики ДПТ с НВ в тормозных режимах 27 Торможение противовключением 28 29 или . 29 Динамическое торможение 29 2.2.4 ДПТ с НВ, как объект управления. Динамическая модель ДПТ с НВ в переменных «входы-выходы». Аналоговый вариант 30 Тогда: 32 32 Задачи. 32 1. Введя понятие «динамическая жесткость,» которая равна и определив , составить структурную схему с учётом 32 2. Представить динамическую модель в переменных «входы- выходы»: 32 3. Представить динамическую модель в переменных состояния, приняв , , . 32 2.2.5 Энергетические режимы в ЭП с ДПТ с НВ 32 Уравнение энергетического баланса: 35 . 35 Уравнение баланса мощностей: 35 Поток электрической энергии и соответственно электрическая мощность: 36 . 36 Механическая энергия при динамическом торможении направлена от механизма к двигателю. 36 Уравнение баланса мощностей: 36 2.3 Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения 37 2.3.1 Механические характеристики ДПТ ПВ в двигательном режиме 37 2.3.2 Пусковой режим двигателя последовательного возбуждения 38 2.3.3 Тормозные режимы ДПВ. Механические характеристики ДПВ в тормозном режиме 39 2.4 ДПТ смешанного возбуждения 40 2.5 АД. Механические характеристики АД при различных режимах работы 40 Рис.40 Приведенная Г-образная схема замещения АД 41 1. - реостатные характеристики. 43 2. (можно только понизить напряжение). 43 3. 44 При увеличении частоты уменьшаются критический и пусковой моменты, скорость увеличивается, а при уменьшении - наоборот. 45 2.5.1 Построение механических характеристик с использованием формулы Клосса 45 2.5.2 Пуск АД 46 Последовательность реостатного пуска 48 Пуск может быть: 48 2.5.3 Тормозные режимы АД. Механические характеристики в тормозном режиме 49 Рекуперативное торможение 50 Существует две возможности достижения этого соотношения: 50 1. Увеличивают число пар полюсов в два раза. 50 2. Увеличивают частоту. Первый скачок частоты должен быть насколько велик, чтобы рабочая точка перешла во второй квадрант, а остальные настолько малы, чтобы характеристика вновь не вернулась в 1-ый. 51 Режим противовключения. Торможение противовключением 51 Динамическое торможение 52 Рис.56 Механическая характеристика АД при динамическом торможении 53 2.5.4 Моделирование ЭП с АД. Асинхронный двигатель, как объект управления. Динамическая модель АД в переменных «входы - выходы» 53 2.6 Синхронный электродвигатель. Механические характеристики СД в различных режимах работы. Механические характеристики СД в двигательном режиме. Угловая характеристика СД 63 2.6.1 Пуск СД. Механические характеристики в пусковом режиме 64 2.6.2 Тормозные режимы СД. Механические характеристики СД в тормозных режимах 67 2.6.3 Синхронный ЭД, как объект управления. Динамические модели синхронного ЭД и синхронный ЭП в переменных «входы-выходы» 68 3.1 Электромеханические переходные процессы и их анализ 71 3.1.1 Решение уравнения движения при постоянном динамическом моменте 72 3.1.2 Решение уравнения движения при линейно изменяющемся динамическом моменте 72 3.1.3 Решение уравнения движения при нелинейно изменяющемся динамическом моменте и при постоянном моменте сопротивления 73 3.1.4 Решение уравнения при нелинейно-изменяющемся динамическом моменте и при изменяющемся моменте сопротивления 73 3.2 Анализ электромеханических переходных процессов 76 1) непрерывные 76 2) дискретные, которые в отличие от непрерывных включают в себя паузы, т.е. промежутки времени в течении которых двигатель выключен. 76 3.2.2 Расчет и построение нагрузочных диаграмм ЭП 76 3.2.3 Анализ нагрузочных диаграмм ЭП 77 3.3 Тепловые переходные процессы в ЭП 78 3.3.2 Постоянная времени нагрева 80 81 Рис.83 Тепловые диаграммы двигателя при различных нагрузках на его валу. 81 3.3.3 Допустимое превышение температуры двигателя. Классы изоляции 81 Рис.84 Семейство тепловых диаграмм. 82 3.4. Динамическая тепловая модель ЭД в переменных «входы-выходы» 82 3.5 Выбор мощности ЭД. Номинальные режимы работы ЭП по нагреву 82 Рис.86 Нагрузочная диаграмма для продолжительного режима с постоянной нагрузкой на валу. 83 83 Рис.87 Тепловая диаграмма продолжительного режима. 83 3.5.1 Выбор мощности ЭД для различных режимов работы 84 1. Выбор ЭД по нагреву. 85 2. Проверка по допустимой механическое перегрузке. 85 3. По возможности запуска. 85 - КПД й ступени нагрузочной диаграммы. 86 Метод основан на пропорциональности: 87 Метод эквивалентных моментов: 87 3.5.2 Выбор мощности ЭД для кратковременного режима работы 88 3.5.3 Выбор мощности ЭД для повторно-кратковременного режима работы 89 4 РЕГУЛИРОВАНИЕ «КООРДИНАТ» ЭП 91 Регулирование скорости вращения в ЭП 91 92 Рис.93 Механические характеристики ЭП 92 4.1 Регулирование скорости ДПТ с НВ 92 Показатели качества регулирования: 94 , а 95 4.2 Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением 97 1. 97 2. , последовательно с цепью якоря и обмоткой возбуждения 97 1. Регулирование скорости ДПТ ПВ с . 97 2. Регулирование добавочным сопротивлением вводимого в цепь якоря . 98 3. Регулирование изменением магнитного потока 98 3.1. Регулирование скорости ДПТ ПВ шунтированием ОЯ. 98 3.2. Регулирование скорости шунтированием ОВ. 99 99 Рис 106 Схема регулирования скорости шунтированием обмотки возбуждения 99 4.3 Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей 99 100 Рис.109 Механические характеристики 100 Показатели качества: 100 Рис. 109 Схема параметрического импульсного регулирования 101 102 Рис. 110 Механические характеристики при параметрическом импульсном регулировании 102 4.3.1 Регулирование скорости вращения АД изменением действующего значения напряжения, подводимого к статору 102
|
8
8
9
10
11
12
15
16
17
17 19
20 22
23
27 29
33
33 35
36 37
37
42 43
46
50
53 57 59
61 63
65
67
69
69
70
70
71
71 74 74 74 75 76 76 78
80
80
80 83
86
87
89
90
95 98
100
101
104
108
113
113 116 117
118 118 119 |