6.2 Расчет переходных процессов за цикл работы.

При моделировании переходных процессов в электроприводе реверсивный АИН с широтно-импульсной модуляцией представляем безинерционным звеном, т.к. его быстродействие довольно высоко, нас не интересуют внутренние процессы, происходящие на вентилях преобразователя, и вопросы коммутации. Коэффициент передачи преобразователя (Kf) посчитаем из следующего уравнения:

₍₄₀₎

Uз=10 В – напряжение задания.

Так как мы используем частотное регулирование с постоянством потокосцепления статора ψ1=const(система АИН-АД), то можно использовать линеаризованную динамическую модель АД:

₍₄₁₎

где Т_э– электромагнитная постоянная времени;

β– жесткость механической характеристики двигателя.

Определим значение электромагнитной постоянной времени:

((42)

Определим значение жесткости МХ двигателя:

(43)

По данному уравнению построим линеаризованную динамическую модель АДКЗ, представленную на рисунке 14.

Рисунок 14 – Линеаризованная динамическая модель АДКЗ

Т.к. в нашем случаи скорость не зависит от момента, то можно построить разомкнутую систему регулирования ЭП.

Рассмотри данную схему регулирования, представленную на рисунке 15.

Рисунок 15 – Структурная схема системы

(6.14(44)

Моделирование работы электропривода будем проводить в программной средеMatLab7.10.

Определим требуемые значения напряжений задания скорости, используя выражение для коэффициента отрицательной обратной связи по скорости (44):

Тогда, используя это равенство и значения синхронных частот вращения двигателя, получим соответствующие напряжения задания скорости:

(54)

Изменения напряжения задания скорости и момента нагрузки на соответствующих интервалах времени при моделировании осуществляется блокамиUzиMc.

Графики изменения момента электродвигателя, скорости ЭП за весь цикл работы, представлены в приложении А.

7 Проверка правильности расчёта мощности и окончательный выбор двигателя.

Проверку правильности выбора двигателя будем

осуществлять методом средних потерь:

(55)

Для этого нужно рассчитать номинальные параметры двигателя следующим образом:

Ток короткого замыкания АД

I_п= 8.4 ∙ I_ном = 6 ∙ 93.427= 185 А

Пусковой момент АД

M_п= μ_п∙М_ном = 2.7∙100 = 270 Н∙м

Полное сопротивление короткого замыкания

Z_к=U_1ф/I_п (56)

где U1ф – фазное напряжение статора,

U_1ф=U_1н/√3=380/√3=220 В

Z_к=220/185=0,28 Ом

Приведенное активное сопротивление фазы ротора

R’₂=М_п∙Z_к²/K₁ (57)

где (58)

Коэффициент мощности при пуске АД

(59)

где γ – отношение потерь мощности в обмотке статора при номинальной нагрузке к полным номинальным потерям, γ=0,25…0,4. Принимается γ=0,3

Тогда cosφ_п=0,291

Активное сопротивление обмотки статора

R₁=Z_к∙cosφ_п – R’₂ (60)

R₁=0,28 ∙ 0,291– 0,074 = 0,007699 Ом.

Полное индуктивное сопротивление короткого замыкания

X_к=Z_к∙sinφ_п (61)

где (62)

sinφ_п=0.957

X_к=0,28∙0,957=0.268 Ом

Принимаются значения индуктивностей статора и ротора

X₁=X’₂=X_к / 2 (63)

X₁=X’₂=0.268 / 2=0,134 Ом

Ток холостого хода обмотки статора

I₀=I_1ном(sinφ_ном – s_ном∙cosφ_ном /s_к) (64)

где (65)

Тогда sinφ_ном=0.475

I₀=40,119 А

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура

X_μ=U_1ф∙sinφ₀/I₀ – X₁ (66)

где

Коэффициент мощности при холостом ходе определяется как

(67)

где ΔP₀ – потери мощности при холостом ходе

ΔP₀=ΔP_ном – 3∙(I_1ном²∙R₁+I’_2ном²∙R’₂) – 0,0005∙P_2ном (68)

Потери при номинальном режиме

ΔP_ном=P_2ном(1 – η_ном)/η_ном (69)

ΔP_ном=50000 (1 – 0.924)/0.924= 4113 Вт

Приведенное значение номинального тока ротора

(70)

После подстановки получается I’_2ном=37 А.

После расчета номинальных параметров двигателя, находим переменные потери в двигателе:

(71)

Находим номинальные потери:

(72)

Рассчитаем постоянные потери:

(73)

Найдем коэффициент учитывающий отношение переменных и постоянных потерь:

(74)

По формуле 55 найдем средние потери, зная, что (Мс1=64, Мс2=127, Мс3=64, Мс4=64,t1=3, t1=7, t1=3, t1=5,tобщ=18):

Тогда коэффициент загрузки двигателя составляет:

Таким образом двигатель загружен на 89% (70% < 89% < 100%), следовательно оставляем выбранный двигатель.