3.3 Розрахунок та побудова енергетичних характеристик

ККД визначається за формулою:

– корисна потужність на валу

- потужність на виході перетворювача

Струм у кожній робочій точці привода:

Коефіцієнт потужності визначається[9]:

К_в – 0,955 – коефіцієнт викривлення

К_з =cos(α+γ/2) – коефіцієнт зсуву

– кут комутації:

Для побудови енергетичних характеристик складемо таблицю з параметрами робочих точок і розрахованих у цих точках енергетичних показників:

Параметри робочих точок і енергетичних показників Табл.4.1

М-10^4, Н/м	v,о.е.	Id,А	а, град	/3,град	ККД	w , рад/с	км
5,1	0,91	110	0	25	0,992	16,18	0,916
5,1	0,87	110	20	25	0,949	15,47	0,856
5,1	0,76	110	30	25	0,875	13,51	0,753
5,1	0,69	110	40	25	0,844	12,26	0,606
5,1	0,55	110	50	25	0,767	9,78	0,462
5,1	0,43	110	60	25	0,722	7,65	0,223
5,1	0,31	110	70	25	0,628	5,51	0,114
5,1	0,16	110	80	25	0,511	2,85	0,052

Будуємо енергетичні характеристики:

η=f(ω_i)

Рис.4.1.Залежність ККД від швидкості

η=f(α)

Рис.4.2. Залежність ККД від кута керування

К_М=f(ω_i)

Рис.4.3 Залежність коефіцієнта потужності від швидкості

К_М=f(α)

Рис.4.4. Залежність коефіцієнта потужності від кута керування

З отриманих характеристик видно, що ККД змінюється у процесі регулювання (зі збільшенням кута керування ККД падає), але у режимах, близьких до номінального, ККД залишається високим, чим можна пояснити високу енергоефективність системи. З поглибленням регулювання збільшується реактивна потужність, що споживається з мережі. З урахуванням навантаження на валу та енергетичних показників, можна сказати, що технологічний процес буде виконуватися з якісними енергетичними і експлуатаційними показниками.

4. Розрахунок та аналіз характеристик електропривода в динамічних режимах роботи

Для розрахунків використаємо узагальнену структурну схему по постійному струму для усіх систем привода[3]:

Рис.5.1. узагальнена структурна схема системи привода

Розрахунки будемо проводити для розімкненої системи, тому схему можна спростити до вигляду:

Рис.5.2. спрощенна структурна схема системи привода

Коефіцієнт підсилення перетворювача:

Виконаємо розрахунок постійних часу.

Постійна часу перетворювача:

У разрахунках значення приймаємо рівним 0.

Електромашинна постійна часу визначається за формулою:

Індуктивність струмообмежуючого реактора:

Індуктивність фази статора:

Визначимо індуктивний опір статора[6]:

Повний опір двигуна при неруховому роторі(k_i = 2,2-кратність пускового струму з паспортних данних):

Приведенний активний опір ротора:

У якому:

Отримаємо:

Індуктивний опір статора:

Тож індуктивність фази статора буде:

Визначимо електромашинну постійну часу:

Сумарний активний опір системи:

Механічна постійна часу визначається за формулою:

Момент інерції двигуна:

Момент інерції МСЦ:

Отримаємо

Перевіримо умову виникнення аперіодичного перехідного процесу, з плавною зміною параметрів без коливань:

(с)

Умова виконується

Побудуємо графіки перехідних процесів у програмному пакеті Matlab

При моделюванні системи в режимі пуску враховується реальний статичний режим навантаження

Рис. 5.3. Структурна модель ВД у середовищі Matlab (режим пуску)

Побудова перехідних процесів:

1)Пусковий режим моделюється при сталих значення В, Mc=37250Нм

Рис.5.4 Перехідний процес

Рис.5.5 Перехідний процес

Рис.5.6 Перехідний процес

При моделюванні системи у режимі переходу на понижену швидкість враховується реальний статичний режим навантаження

Рис. 5.7 Структурна модель ВД у середовищі Matlab (режим переходу на понижену швидкість)

2)Режим уповільнення моделюється при зміні на і сталому Mc=37250Нм

Рис5.8 Перехідний процес

Рис.5.9 Перехідний процес

Рис.5.10 Перехідний процес

З отриманих графічних залежностей видно,що час перехідних процесів у системі привода ВД становить приблизно 3..4 с,перехідні процеси є плавними ,без ривків і коливань по швидкості і струму-усі перехідні процеси є аперіодичні. Стрибки значень струму десятикратно перевищують номінальне значення, однак є допустимими для встановленого обладнання. Це пояснюється тим що система розімкнена. Параметри перехідних процесів відповідають вимогам технологічного процесу, що гарантує якісне виконання процесу з високими енергетичними показниками.

Висновок: У проекті у великому об'ємі використані різноманітні методи дослідження, такі як математичні розрахунки, графічні побудови, математичні залежності та теоретичні положення з курсів «Теорія електропривода», «Електричні машини», «Теоретичні основи електротехніки», «Теорія автоматизованого керування». Також виконано моделювання системи привода у програмному пакеті Matlab для отримання графічних залежностей і перехідних процесів у різних режимах роботи.

У курсовому проекті розглянуто наступні питання: