Билет №25
.docxБ И Л Е Т № 25
1. Естественные и искусственные механические характеристики асинхронных электроприводов.
Мощность, передаваемую ротору, можно разделить на две составляющие: мощность, преобразуемую в механическую и мощность потерь в роторе. Первая составляющая может быть определена следующим образом: . Вторая составляющая представляет собой электрические потери в обмотках ротора и потери на перемагничивание ротора. Как правило, потери в стали ротора существенно меньше электрических потерь, в связи с чем первыми можно пренебречь. Тогда: или . Отсюда: . Учитывая что , где . Можно записать выражение для момента в виде: (1) , где
- действующее значение фазного напряжения сети, В;
- фазный приведенный ток ротора, А;
- активное фазное сопротивление обмоток ротора, приведено к обмотке статора;
- приведенное к обмотке статора активное фазное сопротивление, включенное последовательно в цепь обмотки ротора, Ом; имеется в виду, что в фазах включены симметричные последовательные сопротивления.
Из (1) следует, что для определения зависимости асинхронного двигателя необходимо знать характеристику . С целью вывода уравнений этой характеристики, обратимся к схеме замещения, из которой следует:
(2) где:
- индуктивные фазные сопротивления, обусловленные полями рассеяния обмоток статора и ротора; последнее приведено к обмотке статора, Ом;
- индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания.
Выражение (1) представляет собой уравнение скоростной характеристики двигателя , так как скольжение однозначно определяет величину скорости двигателя по формуле: (3).
Для асинхронного двигателя обычно под скоростными и механическими характеристиками понимаются зависимости тока и момента от скольжения. В этом случае соответствующие уравнения получают более компактную форму записи и оказываются удобными для вычислений.
Подстановка (2) в (1) дает уравнение механической характеристики:
(4)
Анализ этого выражения показывает, что зависимость имеет максимум, так как при скольжении и . Максимальное значение момента , развиваемое двигателем, принято называть критическим, соответствующее ему скольжение так же называется критическим. Согласно общему правилу нахождения экстремума функции для определения необходимо решить уравнение вида , подставив в него (4). Решение этого уравнения дает: (5).
Подставляя в (4) находим: (6).
Знак в (5) означает, что максимум момента может иметь место при в двигательном режиме или в режиме противовключения и при в генераторном режиме. Знак + в (6) соответствует , а - .
Из (4) и (5) с учетом (6) может быть получена другая формула для механической характеристики: (7) где: .
Для крупных машин невелико, поэтому практически и . Поэтому (7) можно представить как: (8) где (9) ; (10).
Преимущество записи уравнения механической характеристики в виде (7) по сравнению с (4) в том, что для (7) достаточно знать лишь параметры, которые обычно указывают в каталогах, или которые могут быть найдены по данным каталогов, так как и обычно неизвестны.
Естественная характеристика:
- критические моменты в двигательном и генераторном режимах.
Увеличение сопротивления ротора приводит в соответствии с (9) к увеличению критического скольжения, а критический момент остается неизменным (10). Увеличение и уменьшает и (рис.3).
Форма механических характеристик при и показана на рис.4. Она определяется соотношениями (9) и (10), из которых следует, что скольжение при этом остается неизменным, а критический момент уменьшается пропорционально квадрату напряжения. В соответствии с (10), увеличение приводит к уменьшению критического момента из-за увеличения и повышения индуктивного сопротивления рассеяния, соответствующего искусственной характеристике . Критическое скольжение при этом так же уменьшается, а скорость идеального холостого хода увеличивается, как показано на рис.5.
2. Контур регулирования тока с моделью.
В адаптивном регуляторе тока используется модель. Использование эталонной модели позволяет:
-
приблизить САР к оптимальной при неточной настройке параметров, их нестабильности, то есть облегчает наладке ЭП;
-
уменьшает отрицательное влияние внутренней обратной связи по ЭДС;
-
улучшает качество САР в зоне прерывистых токов.
Эталонный процесс с выхода модели сравнивается на входе апериодического звена с фактическим процессом по . Сигнал сравнения корректирует на выходе усилителя с апериодическим звеном, таким образом, чтобы фактический процесс стремился к стандартному.
, ,
Коэффициент уточняется при наладке и моделировании ЭП, но при условии обеспечения устойчивой работы внутреннего контура не должен превышать
,
где - пульсность схемы; (при ).
Схема реализации эталонной модели – на правом рисунке.
Решая эту систему уравнений, получаем:
- частота пропускания нашего фильтра, - полоса пропускания.
При (принимаем ).
.
3. Начертить и пояснить нагрузочную диаграмму и тахограмму работы электропривода моталки при намотке одного рулона.