Билет №23

Билет23

1. Уравнение механической характеристики асинхронных электроприводов.

Для ввода уравнения механической характеристики асинхронного двигателя можно воспользоваться упрощенной схемой замещения приведенной на рисунке, где приняты следующие обозначения: U_ф – первичное фазное напряжение; I₁ – фазный ток статора; I^/₂ – приведенный ток ротора; Х₁ и Х₂ – первичное и вторичное приведенные реактивные сопротивления рассеяния; R₀ и Х₀ – активное и реактивное сопротивления контура намагничивания; s = ( ₀ -  ) / ₀ – скольжение двигателя; ₀ = 2  n₀ / 60 – синхронная угловая скорость двигателя; ₀ = 2  f₁ / p; R₁ и R^/₂ – первичное и вторичное приведенные активные сопротивления; f₁ – частота сети; р – число пар полюсов.

Упрощенная схема замещения асинхронного двигателя

В соответствии с приведенной схемой замещения можно получить выражение для вторичного тока

Момент асинхронного двигателя может быть определен из выражения потерь М₀ s = 3 (I^/₂)² R^/₂ , откуда М = 3 (I^/₂)² R^/₂ / ₀ s.

Подставляя значение I^/₂ получим

Кривая момента М = f ( s ) имеет два максимума: один – в генераторном режиме, другой – в двигательном.

Приравнивая dM/ds = 0, определяем значение критического скольжения s_к , при котором двигатель развивает максимальный ( критический ) момент

Подставляя значение s_к находим значение для максимального момента

Знак << + >> относится к двигательному режиму (или торможению противовключением ), знак << - >> - к генераторному режиму работы с сетью (при  > ₀ ).

Здесь подчеркнуть весьма важное для практики обстоятельство – влияние изменения напряжения сети на механические характеристики асинхронного двигателя. Момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, по этому двигатель этого типа чувствителен к колебаниям напряжения сети.

Критическое скольжение и угловая скорость идеального холостого хода не зависит от напряжения.

На рисунке приведена механическая характеристика асинхронного двигателя. Ее характерные точки:

1. s = 0; М = 0, при этом скорость двигателя равна синхронной;

2. s = s_ном; М = М_ном , что соответствует номинальной скорости и номинальному моменту;

3. s = s_к; М = М_{к. д} – максимальный момент в двигательном режиме;

4. s = 1.0; - начальный пусковой момент;

5. s = - s_к; М = - М_к.г – максимальный момент в генераторном режиме работы параллельно с сетью.

При s > 1.0 двигатель работает в режиме торможения противовключением, при s < 0 имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.

Необходимо отметить, что абсолютные значения S_к в двигательном и генераторном параллельно с сетью режимах одинаковы.

Однако максимальные моменты в двигательном и генераторном режимах различны. В генераторном режиме работы параллельно с сетью максимальный момент по абсолютному значению больше, чем следует из соотношения

где Х_к = Х₁ + Х^/₂.

Если в уравнении пренебречь активным сопротивлением статора, то получится формула, более удобная для расчетов:

здесь S_к =  R^/₂ / Х_к; М_к =3 U²_ф / 2₀ Х_к.

2. Построение позиционной системы подчиненного регулирования

В соответствии с принципами подчиненного регулирования, объект содержит три последовательных звена. В соответствии с этим САР трехконтурная. .

Упрощенная структурная схема трехконтурной САР:

Здесь задатчик интенсивности (ЗИ) ограничивает или на допустимом уровне. Возможны варианты без ЗИ.

1. Построение контуров тока и скорости.

1. Контур регулирования тока.

.

2. Контур регулирования скорости.

П регулятор (пропорциональный).

При наличии нагрузки, имеется статическая ошибка , которая определяет статическую ошибку положения или перемещения. Если , то используют пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор скорости (или пропорционально-дифференциальный).

;

;

2. Построение контура регулирования положения.

Основные требования САР положения: максимальное быстродействие, отсутствие перерегулирования в положениях. Эти требования для всех возможных режимов работы, при использовании линейного пропорционального регулятора положения могут не выполняться.

если все линейны.

Различают следующие режимы работы позиционных САР:

1. Режим малых перемещений. В нем система линейна, то есть не проявляется ни одно из ограничений.

2. Режим средних перемещений. В этом случае ЗИ ограничивает на допустимом уровне

.

Если нет ЗИ, то осуществляется работа под отсечку, то есть ограничен допустимый ток. При работе с ЗИ так же возможна работа под отсечку. Скорость не доходит до

3. Режим больших перемещений. Скорость доходит до , то есть , которую определяет блок ограничения. Здесь проявляются и другие ограничения и тока.

3. Проанализировать САР электроприводов, применяемые в механизмах центробежного типа. Каковы их достоинства и недостатки?