- •Механическая часть силового канала эп. Математическое описание. Динамические моделирование механической части силового канала эп.
- •Механическая часть силового канала эп. Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика эп).
- •(Аналоговый вариант).
- •Динамическая модель 2-ч массовой системы в переменных «входы-выходы». Структурная схема динамической модели.
- •Структурная схема 2-х массовой механической системы, как звена входящую в более сложную систему. Преобразования структурных схем.
- •Метод пространства состояния. Представление 2-х массовой системы в переменных состояниях.
- •Одномассовая механическая модель силового канала эп.
- •Электромеханические характеристики дпТсНв в двигательном режиме.
- •1. Введение в цепь ротора добавочных
- •2. Пуск при пониженном напряжении.
- •Механические характеристики дпТсНв в тормозных режимах.
- •1. Рекуперативное
- •2. Противовключением
- •3. Динамическое
- •Торможение противовключением.
- •Энергетические процессы.
- •Динамическое торможение.
- •Дпт с нв, как объект управления . Динамическая модель дпт с нв в переменных входных выходных. Аналоговый вариант.
- •Энергетические режимы в эп с дпт с нв.
- •1. Режим х.Х. :
- •Пусковой режим двигателя последовательного возбуждения.
- •Тормозные режимы дпв. Механические характеристики дпв в тормозном режиме.
- •Дпт смешанного возбуждения.
- •Механические характеристики ад в различных режимах работы.
- •Построение механических характеристик с использованием формулы Клосса.
- •Пуск ад.
- •Последовательность реостатного пуска.
- •Тормозные режимы ад. Механические характеристики в тормозном режиме.
- •Рекуперативное торможение.
- •Режим противовключения. Торможение противовключением.
- •Динамическое торможение.
- •Моделирование эп с ад. Ад, как объект управления. Динамическая модель ад в переменных, «входы - выходы».
- •Динамическая модель ад. Математическое описание обобщенной асинхронной машины.
- •Преобразователи координат и фаз.
- •Асинхронная машина с короткозамкнутым контуром.
- •Анализ акз в неподвижной системе координат
- •Анализ акз во вращающейся системе координат.
- •Пуск сд. Механические характеристики в пусковом режиме.
- •Тормозные режимы сд. Механические характеристики сд в тормозных режимах.
- •3. Динамическое торможение в сд реализуется так:
- •Синхронный эд, как объект управления. Динамические модели Синхронного эд и синхронный эп в переменных «входа-выхода»
- •Переходные процессы в эп.
- •Электромеханические переходные процессы и их анализ.
- •Решение уравнения движения при постоянном .
- •Решение уравнения двигателя при линейно изменяющимся .
- •Анализ электромеханических переходных процессов. Нагрузочные диаграммы эп.
- •1. Непрерывные
- •Расчет и построение нагрузочных диаграмм эп.
- •Анализ нагрузочных диаграмм эп.
- •Тепловые переходные процессы в эп. Уравнение теплового баланса эп.
- •Постоянная времени нагрева.
- •Допустимое превышение температуры двигателя. Классы изоляции.
- •Динамическая тепловая модель эд в переменных «входы-выходы».
- •Выбор мощности эд. Номинальные режимы работы эп по нагреву.
- •Выбор мощности эд при различных режимах работы.
- •1. Выбор эд по нагреву.
- •2. Проверка по допустимой механическое перегрузке.
- •3. По возможности запуска.
- •3 Этап: Поверка по возможности запуска.
- •Выбор мощности эд для кратковременного режима работы
- •Выбор мощности эд для повторно-кратковременного режима работы.
- •Регулирование «координат» эп.
- •Регулирование скорости вращения в эп.
- •Регулирование скорости дпт с нв.
- •2. Регулирование магнитным потоком
- •3. Регулирование напряжением на зажимах якоря
- •3. Регулирование скорости вращения дпт с нв изменением напряжения подводимого к якорю.
- •Регулирование скорости вращения дпт с последовательным возбуждением.
- •3. Регулирование изменением магнитного потока
- •3.1. Регулирование скорости дптпв шунтированием оя.
- •3.2. Регулирование скорости шунтированием ов.
- •Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей.
- •Реостатное регулирование скорости вращения ад.
- •Регулирование скорости вращения ад изменением действующего значения напряжения, подводимого к статору
- •Регулирование скорости вращения ад изменением числа пар полюсов двигателя.
- •Частотное регулирование скорости вращения ад.
- •Принципы и законы частотного регулирования.
- •1.Электромашинный пч
- •Особенности частотного регулирования сд.
- •Регулирование скорости вращения ад введением добавочного эдс в цепи ротора (каскадное регулирование)
- •Классификация схем каскадного регулирования.
- •Структурная схема электромеханического каскада.
- •Энергетическая эффективность эп.
- •Случай разноправленного потока энергии.
- •Коэффициент мощности.
- •Надёжность эп. Основные понятия, критерии надёжности.
- •Показатели надёжности.
- •Расчёт показателей надёжности.
1.Электромашинный пч
а. СЭМПЧ (синхронный электрошинный ПЧ), основным элементом, которого является синхронный 3-х фазный генератор.
б. АЭМПЧ (асинхронный электрошинный ПЧ), основным элементом которого является асинхронный 3-х фазный генератор.
2. статические преобразования частоты СПЧ (вентильные) элементная база которых включает в себя использование силовых ключей (тиристоров или транзисторов). Рассмотрим структур статического2-х звенного СПЧ
Рис.118
1. – управляемый или неуправляемый выпрямитель предназначен для преобразования 3-х фазного переменного напряжения с частотой и напряжением сети в постоянное с изменяющимся или не изменяющимся действующим значением.
2. – фильтр, предназначен для сглаживания пульсации напряжения или тока с выхода выпрямителя и .
3.- инвертор, предназначен для преобразования постоянного сглаженного напряжения в переменное 3-х фазное с изменяющимся частотой и напряжением.
В том случае если блок 1 управляемый, то инвертор изменяет только частоту, в случае если 1 –неуправляемый, инвертор изменит и частоту, и амплитуду напряжения.
БУВ – блок управления выпрямителем.
БУН – блок управления инвертором
БЗС – блок задания скорости
В настоящее время использование выпрямительных схем на входе ЭП строго регламентируется. В этом плане значительно предпочтительней является схема, в которой в качестве блока 1 используется неуправляемый выпрямитель.
В этом случае инвертор, который должен регулировать как частоту, так и напряжением управляется либо по принципу ШИР, либо по принципу ШИМ. С точки зрения влияния на питающую сеть они равноценны, однако с точки зрения влияния на двигатель предположительно инверторы с ШИМ (широтно- импульсная модуляция), т.к. они позволяют воздействовать кроме напряжения и частоты, на форму выходного напряжения, которая, в идеале является синусоидальной.
Механические характеристики при частотном регулировании имеет следующий вид:
- естественная
Рис.119
Показатели качества:
направления двузонное и вверх и вниз от основной частоты
плавность - высокая
стабильность - высокая, т.к. наклон регулировочных характеристик, по отношению к естественной, практически не изменяются
допустимая нагрузка, целесообразна чаще регулировать при постоянном моменте
энергетическая эффективность зависит от структуры преобразователя, а также технических средств, с помощью которых он реализован.
(практически не ограничен).
Т.О. к основным достоинствам частотного регулирования АД Можно отнести:
1. высокие показатели качества
2. минимальная установленная мощность системы по сравнению с другими видами регулирования (не превышает 200% )
как следствие наилучшие массогабаритные показатели
возможность применения в любых производствах
высокая степень автоматизации.
К общепринятым недостаткам частотного регулирования можно отнести:
большое потребление реактивной мощности, низкий и как следствие «загрязнение» питающей сети.
прямоугольность формы выходного напряжения и тока, т.е. наличие высоких гармоник и, как следствие, большие потери в двигателе.
В известной степени избавиться от 1-го недостатка является применение частотных преобразований с широтно- амплитудным регулированием (ШИР). В этом случае в структуре преобразователя в качестве входного элемента используют не управляемый выпрямитель не , а инвертор выполняет функции изменения выходного напряжения и по частоте и по амплитуде.
Различают 3 вида ШИР:
1. ШИР на выходе инвертора, представляющий из себя высокочастотный силовой ключ установленный перед инвертором.
2. ШИР на выходе инвертора, установленный на зажимах двигателя.
3. ШИР в самом инверторе. В этом случае часть силовых ключей входящих в инвертор работает в продолжительном режиме с периодами коммутации , связанных с выходной частотной , а другая часть силовых ключей входящих в состав инвертора работает в импульсном режиме, то выходное напряжение будет складываться из высокочастотной последовательности импульсов одинаковой ширины и амплитуды и при этом если длительность (ширину) импульса обозначать , а промежуток между 2-мя соседними импульсами , то:
то при этом .
Рис.120
Однако при этом форма тока и напряжения продолжается оставаться существенно не синусоидальной и, кроме того, в рассмотренной системе в качестве ШИР используют силовые ключи, мощность которых должна быть согласованна с мощностью самого двигателя, поэтому такие преобразователи применяют только в частотных ЭП малой и средней мощности.
Избавиться одновременно от 2-х указанных недостатков позволяет применение ЧП. с ШИМ. В таких преобразователях используются инверторы позволяющие регулировать выходное напряжение и по частоте и по амплитуде, а так же придавать ему необходимую форму.
Принцип ШИМ рассмотрим с помощью электрической схемой замещения.
Рис.121
На схеме замещения сглаженное напряжение на выходе фильтра поочерёдно с помощью высокочастотного силового ключа подключается к сопротивлению нагрузки ( - одна фаза статорной обмотки).
Если ключ замкнуть в положение 1, то работает верхняя половина источника питания. Если замкнуть в положении 2, то работает нижняя половина источника питания. Ток направлен противоположно . Если обозначить - длительность замкнутого ключа в положении 1, а длительность замкнутого ключа в положении 2, обозначим , то если = , .Если соотношение между и , представленное в виде:
изменяется по закону синуса, то :
где - называется несущая глубина модуляции, а , - несущий период., модуляции, - несущая глубина модуляции .
Т.о, изменяя глубину модуляции можно воздействовать на амплитуду выходного напряжения , изменяя несущую частоту модуляции на выходную частоту. При этом выходное напряжение будет складываться из высокочастотной последовательности импульсов одинаковых по амплитуде , но различных в зависимости от формы выходного напряжения, по ширине импульсов.
В настоящее время частотные преобразователи с ШИМ находят широкое применение при частотном регулировании. При этом энергетические показатели таких приводов следующие:
Рис.121