- •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
3.4. Динамическая тепловая модель эд в переменных «входы-выходы»
В качестве переменной «вход» в наиболее очевидной постановке задачи выберем , а «выход» .
(109)
Рис. 85 Структурная схема динамической тепловой модели
3.5 Выбор мощности эд. Номинальные режимы работы эп по нагреву
Правильный выбор мощности ЭД для того или иного произведённого механизма с учётом его технологического процесса является одной из основных задач анализа ЭП. При этом в зависимости от того, в каком режиме работает двигатель (имеется в виду соотношения времени включения и паузы, а также с учётом пуска, торможения, реверса и т.д.)
Существуют так называемые номинальные тепловые режимы двигателя, а именно:
- продолжительный;
- кратковременный;
- повторно-кратковременный;
- перемежающиеся.
Причем для 2-х последних режимов
предусматривается по 2 модификации,
которые учитывают частоту запусков,
электрических торможений, реверс,
переход от одной скорости к другой, т.е.
факторы которые вызывают значительные
потери мощности в двигателе. Этим режимам
присвоены графические обозначения
.
Режим
-это продолжительный режим с постоянной
нагрузкой при которых интервал времени
работы двигателя
на
столько велик, что температура двигателя
при неизменной температуре окружающей
среды достигает своего установившегося
значения, определённого мощностью
нагрузки двигателя
.
При этом время включения – это общее
понятие составляющими которого является
время вращения двигателя с постоянной
скоростью
,
время пуска
,
время торможения
и т.д.
Нагрузочная диаграмма для режима имеет вид:
Рис.86 Нагрузочная диаграмма для продолжительного режима с постоянной нагрузкой на валу.
Рис.87 Тепловая диаграмма продолжительного режима.
Режим
- это кратковременный режим работы
который характеризуется тем, что время
включения двигателя настолько мало ,
что двигатель не успевает нагреться до
,
а длительность паузы на столько велико,
что двигатель успевает остыть до
температуры окружающей среды.
Промышленностью выпускаются двигатели
специально предназначенные для работы
в кратковременном режиме
и
которые имеют стандартные значения
времени включения переключающее время
Рис.88 Нагрузочная и тепловая диаграммы кратковременного режима.
Режим
- повторно-кратковременный режим
работы. Этот режим характерен тем, что
включает в себя кратковременные по
длительности периоды включен6ия,
чередующиеся с кратковременными по
длительности паузами.
С точки зрения процесса нагрева ЭД, этот режим имеет следующее определение.
Это такой режим при котором за время включения двигатель не успевает нагреться до установившегося превышения температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.
При большом числе повторяющихся циклов, процесс будет напоминать установившийся.
Основной характеристикой
повторно-кратковременного режима
является так называемая относительная
продолжительность включения, которая
обозначается символом :
Рис.89 Нагрузочная и тепловая диаграммы повторно-кратковременного режима.
Промышленностью серийно выпускаются
двигатели, специально предназначенные
для повторно-кратковременного режима
работы со стандартными продолжительностями
включения
Существуют две модификации
повторно-кратковременного режима работы
обозначенные
и
и
имеющие от
следующие
отличия.
Режим отличается способом запуска продолжительность которого соизмерима с временем включения и поэтому процесс запуска оказывает существенное влияние на термодинамический процесс двигателя:
Режим отличается тем, что помимо сложного электрического запуска он включает в себя электрическое торможение, длительность которого так же соизмерима с и оказывает влияние на нагрев двигателя.
.
Режимы
и
относятся к так называемым перемещающимся
режимам, при этом эти режимы можно
отнести к продолжительным с изменяемым
режимом работы.
характеризуется
продолжительным режимом с чередующимися
периодами работы при номинальной
нагрузке на валу и работой в режиме х.х.
Режим
- перемежающийся режим с чередующимися
работой при номинальной нагрузке и
реверсами.
Режим - продолжительный режим характеризуется работой привода на разных скоростях вращения, число различных скоростей не меньше 2-х.
