
- •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
Случай разноправленного потока энергии
Говоря об энергетической эффективности, мы не учитывали при определении КПД разнонаправленность потоков энергии, характерных для некоторых режимов. В частности при оценке полезности того или иного режима необходимо учитывать, что например для ряда случаев торможение является не менее, а зачастую более полезным, чем двигательный режим.
При этом динамические характеристики будут иметь вид:
Рис.130 Динамические характеристики
При определении
по
(3) необходимо использовать абсолютное
значение
:
(124)
5.2 Обобщенный критерий энергетической эффективности
Все перечисленные оценки энергетической эффективности не обеспечивают необходимую точность.
Для абсолютно точной оценки энергетической эффективности необходимо учитывать так же следующие факторы :
1. точно определить место энергетического канала, где оценивается энергетическая эффективность
2. точно указывать элементы энергетического канала, потери мощности в которых настолько существенны, что их необходимо учитывать
3. точно определиться интервал времени, для которого оценка справедлива
С учётом перечисленных уточнений критерием энергетической эффективности является «обобщенный» критерий энергетической эффективности:
,
где
Здесь перечисленные уточнения выражаются:
1. точно указанным местом оценки
между
и
элементами
силового канала ЭП
2. элементы в которых учитываются
потери от
-го
до
-
го. Для потерь введен свой индекс
интегрирования
.
3. учитывается время отсчитанное , от некоторого момента времени
5.3 Коэффициент мощности
Перечисленные критерии энергетической эффективности не учитывают дополнительных потерь мощности в электрической части силового канала ЭП за счёт сдвига фаз между напряжением и первой гармоникой тока. Эти потери характеризуются коэффициентом мощности который в общем виде может быт представлен:
(125)
- коэффициент искажения
,
здесь
и
-
действующие значения тока, напряжения
и тока первой гармоники;
-
косинус угла сдвига фаз между напряжением
и током первой гармоники;
Если коэффициент искажения близок к 1
:
-
потери мощности при передаче энергии
постоянным током.
6 Надёжность эп. Основные понятия, критерии надёжности
Надёжность – свойство устройства выполнять требуемые функции, сохраняя во времени значения установленных (нормативных) эксплуатационных показателей в заданных пределах.
Устройство – совокупность совместно действующих объектов (система), предназначенная для самостоятельного функционирования, либо часть системы, не имеющая самостоятельного эксплуатационного назначения «элемент».
Надёжность – комплексное свойство, обусловленное сочетаниями следующих критериев:
работоспособность
безотказность
ремонтопригодность
долговечность
сохраняемость
Работоспособность – состояние устройства. при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя заданные значения параметров в пределах установленных научно-технической документации.
Безотказность – свойство устройства сохранять работоспособность в течение некоторого времени, которое называется наработка.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности устройства.
Различают:
скачкообразные (внезапные)
постепенные отказы
которые заключаются в изменении одного или нескольких параметров устройства в течении некоторого промежутка времени.
Самоустраняющийся отказ (сбой) – такой отказ, который приводит к кратковременному нарушению работоспособности.
Ремонтопригодность – свойство устройства, заключается в приспособленности к предупреждению и обнаружению возникновения отказа и устранению их последствий путём проведения ремонтов и технического обслуживания. Устройство, работоспособность которого, в случае возникновения отказа может быть восстановлена, называют – ремонтируемыми. В противном случае – неремонтируемым .
Долговечность – свойство устройства сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, при условии соблюдения системы технического обслуживания.
Предельное состояние – состояние устройства, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена по техническим, экономическим причинам, условием эксплуатации или необходимости, какого либо вида ремонта.
Сохраняемость – свойство устройства непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течении хранения и транспортировки.