Билет №23
.docxБилет23
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: Uф – 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 М0 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 sк , при котором двигатель развивает максимальный ( критический ) момент
Подставляя значение sк 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:
-
s = 0; М = 0, при этом скорость двигателя равна синхронной;
-
s = sном; М = Мном , что соответствует номинальной скорости и номинальному моменту;
-
s = sк; М = Мк. д – максимальный момент в двигательном режиме;
-
s = 1.0; - начальный пусковой момент;
-
s = - sк; М = - Мк.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 Sк 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 Хк = Х1 + Х/2.
Если в уравнении пренебречь активным сопротивлением статора, то получится формула, более удобная для расчетов:
здесь Sк = R/2 / Хк; Мк =3 U2ф / 20 Хк.
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.
-
Построение контуров тока и скорости.
-
Контур регулирования тока.
.
-
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).
;
;
-
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:
-
Режим малых перемещений. В нем система линейна, то есть не проявляется ни одно из ограничений.
-
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
-
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?