
- •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
3.5.2 Выбор мощности эд для кратковременного режима работы
Если двигатель, рассчитанный на
продолжительный режим работы при
номинальной мощности
,
тепловая диаграмма которого имеет
следующий вид (рис.92) работает в
кратковременном режиме.
Рис. 92 Тепловая диаграмма двигателя рассчитанного на положительный режим работы
За время включения
он успевает нагреться до температуры
в
соответствующей точке 1. В этом случае
двигатель будет недоиспользован по
нагреву. что приведёт к ухудшению его
энергетических показателей и как
следствие «загрязнение» двигателем
питающей сети. Поэтому, для того чтобы
двигатель за время включения
успел
нагреться до температуры равной
(т.2)
необходимо увеличить нагрузку, на его
валу (
),
то
(диаграмма 2).
Введем понятие коэффициента термической
перегрузки, который в общем случае равен
отношению потерь мощности в кратковременном
режиме (
);
потерями в номинальном режиме:
1.
Проиллюстрировав кривую 2 (рис 92):
;
.
Если мы полученное уравнение решим относительно времени , то получим, что:
В паспорте двигателей, серийно выпускаемых
для кратковременного режима работы,
указывается номинальное время включения
;
номинальная мощность при работе в
кратковременном режиме
и
продолжительном -
и соответственно
,
.
Выбор мощности двигателя производится в следующий последовательности:
1. По известным паспортным данным определяется:
,
где:
Выбрав двигатель по каталогу, постоянная времени нагрева, которого равна , определим:
.
После этого производится проверка правильности выбора по кратковременной механической перегрузке и условиям пуска с помощью нагрузочной диаграммы. В кратковременном режиме работает ЭП – задвижек.
3.5.3 Выбор мощности эд для повторно-кратковременного режима работы
Как уже говорилось, основной характеристикой двигателей серийно выпускаемых для повторно-кратковременных режимов является стандартная продолжительность включения:
15;
25; 40; 60%.
В паспорте двигателя, кроме стандартной
продолжительности включения, указывается
номинальная мощность
и т.д.
Последовательность выбора мощности ЭД рассмотрим на примере наиболее общего повторно-кратковременного режима, а именно .
Режим
включает
в себя чередующиеся режимы: пуск, работу
при постоянной мощности и с номинальной
скоростью вращения, торможение до полной
остановки, паузу, после чего цикл
повторяется. Обозначим время пуска
,
время работы при постоянной нагрузке
с постоянной скоростью, время торможения
,
время паузы
.
Последовательность выбора мощности следующая:
по нагрузочной диаграмме определяется реальная продолжительность включения:
Если расчетная продолжительность включения равна 70% и больше, то дальнейший выбор мощности производится также как и для продолжительных режимов с изменяющейся нагрузкой. Если расчетная ПВ не превышает 70%, то по нагрузочной диаграмме определяется эквивалентный момент. При расчете экв. момента учитывается ухудшение теплоотдачи двигателя за время пуска, торможения и паузы по сравнению с теплоотдачей при работе с постоянной номинальной скоростью:
,
где
После этого по каталогу выбирается
двигатель со скоростью и стандартной
продолжительностью включения близкими
к расчетной. После этого определяется
приведенный эквивалентный момент. Если
для повторно-кратковременного режима
выбираем двигатель рассчитанный для
работы в продолжительном режиме то
выбираем
.
Если
,
то двигатель по нагреву выбран правильно.
После этого проводиться 2-й и 3-й этап выбора.