Алексеев В.В., Козярук А.Е., Алексеев П.В. и др. Электрический привод. Методические указания к практическим занятиям

Подождите немного. Документ загружается.

для получения Ф=const ток двигателя равняется I

в≈

= 0,5I

1н

При соединении в звезду сопротивление цепи возбуждения

1фрдт

2 rr = . (122)

Постоянный ток, обеспечивающий то же значение МДС, что

и переменный

≈

ввY

23,1 II . (123)

Величина напряжения постоянного тока, подаваемого взамен

переменного в статор двигателя

1фввY

223,1 rIU

≈

= . (124)

При использовании для динамического торможения пуско-

вого сопротивления

(ρ

= ρ

дт

= ρ

пв

, см. рис.13, рис.14)

дтн2дт1т

== Rrr . (125)

26. Для определения скорости при номинальной нагрузке АД

определяется величина номинального момента двигателя

= P

/ω

. (126)

Критический момент двигателя с добавочным индуктивным

сопротивлением в цепи статора

])'([(2

2д11

110

к.

xxxrr

++++⋅ω⋅

⋅

. (127)

Критическое скольжение с добавочными сопротивлениями в

цепи статора и ротора

2д11

1д22к.

)'()''( xxxrrrs

+++++=

. (128)

Скольжение

н.x

при номинальной нагрузке с дополнитель-

ными сопротивлениями из формулы Клосса

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+⋅=

к.

н.

к.

кн

, (129)

откуда

к.н.

к.к.

н.

=+−

s . (130)

Решив уравнение, выбрать корень

н.x

для режима двигателя.

Скорость при включенных сопротивлениях

)1(

н.0н. xx

s−ω=

. (131)

2.5. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

27.

Статическая точность системы ТП-Д без обратной связи

по скорости при увеличении тока до номинального значения (170 А)

определяется падением скорости из уравнения электромеханической

характеристики

=ω

+Δω

ян

Фc

=ωΔ

. (132)

Коэффициенты передачи функциональных элементов системы:

Коэффициент передачи ТП при линейной регулировочной

характеристике (при номинальном напряжении

у.П

= U

у.П.н

=10 В):

у.П.н

П.н

у.П

≈

(133)

Коэффициент передачи датчика скорости:

нн

о.со.с

≈

ωΔ

. (134)

Передаточный коэффициент двигателя:

нП.н

дв

cUU

k ≈

ωΔ

(135)

Требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы ре-

гулирования напряжения

Д%

тр

−

δω

⋅

ωδ

== KK

, (136)

где –, δω

% – статическая ошибка разомкнутой системы регулиро-

вания тиристорного привода в % к номинальной скорости при изме-

нении тока нагрузки двигателя

δω

= 100 Δω

/ω

; δω% –

статическая точность (относительная ошибка), выраженная в %,

требуемая при регулировании скорости в диапазоне Д.

При данных значениях параметров коэффициент усилителя

у.з

в замкнутой САР из условия заданной статической точности равен:

у.з

= K/(k

дв

). (137)

28. Для сравнения параметров механических характеристик

двигателя в приводе ТП-Д находим жесткость γ* и коэффициент

крутизны β в системе без обратной связи

()

ωΔ

=γ

, (138)

ωΔ

=β

, (139)

где γ – коэффициент жесткости механической характеристики.

Жесткость γ

* и коэффициент крутизны β

в системе с обрат-

ной связью по скорости

()

1**

K , (140)

()

−

+β=β K , (141)

где K - коэффициент усиления разомкнутой системы регулирования.

Диапазон регулирования в системе без обратной связи по

скорости определяется жесткостью механической характеристики γ*

()

−

δω

)1(*2

min

max

. (142)

Диапазон регулирования в системе с обратной связью по

скорости зависит от жесткости γ

* и определяется формулой

(

)

−

ωγδω

)1(*2

нз

min

max

. (143)

29. Характер переходных процессов в приводе зависит от элек-

тромагнитной постоянной времени якорной цепи

T =

(144)

и от электромеханической постоянной времени [1]

()

. (145)

Коэффициент усиления усилителя

у.р

в разомкнутой системе

у.П

у.р

k =

. (146)

где

, U

у.П

, U

– максимальные напряжения (10 В, 30 В, 300 В).

Коэффициент усиления ТП при

у.П*

, соответствующем но-

минальному напряжению

= U

*у.П

k =

. (147)

Коэффициент усиления усилителя

у.з

в замкнутой системе

регулирования определяется из соотношения (при

з.с

, см.

рис.16)

)(

о.суу.з*у.П

UUkU

−

где U

о.с

– напряжение обратной связи по скорости при данном k

, откуда

нсу

*у.П

у.з

ω−

. (148)

Коэффициент усиления разомкнутой системы

псу.з

kkk

. (149)

Эквивалентная электромеханическая постоянная времени

м.экв

в замкнутой по скорости системе

м.экв

. (150)

В разомкнутой (замкнутой) системе регулирования при

м.экв

> 4T

) переходный процесс будет монотонным, носить

апериодический характер, а при

< 4T

м.экв

< 4T

) - процесс носит

колебательный характер с затуханием.

30. Расчет параметров регуляторов системы подчиненного

регулирования привода ТП-Д (рис.17).

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи

вы-

числяется по формуле (144).

Электромеханическая постоянная

времени ДПТ T

при

Ф=const определяется выражением (145).

Передаточный коэффициент тиристорного преобразователя

находим по формуле (133).

Коэффициент обратной связи по скорости

находим по

формуле (134).

Коэффициент обратной связи по току с учетом двукратной

перегрузки

нн

о.т

2 II

k ==

. (151)

Для ПИ-регулятора тока передаточная функция РТ

()

KpW

РТРТ

=+=

, (152)

где

ттРТтт

TkKa

= - постоянная времени интегратора; T

= T

РТ

- постоянная настройки;

РТ

K =

; a

т.т

– коэффициент настройки на

технический оптимум (

т.т

=2).

Сопротивления резисторов в регуляторе тока

о.с

R =

;

РТ

о.с

вх

R =

. (153)

При настройке на ТО П-регулятора скорости РС

сcят.с

мтн

РС

TkRa

Tkc

, (154)

где

µс

= a

т.т

µт

, (a

т.с

=2).

При номинале входного резистора

вх

= 10 кОм (из стан-

дартного ряда Е24) сопротивление обратной связи

о.с

= K

РС

вх

При использовании ПИ-регулятора скорости РС и настройке

на симметричный оптимум (СО) его передаточная функция

()

KpW

и.с

c.с

и.с

РСрс

=+=

, (155)

где

мт

сснс.с

и.с

* Tk

Tkсa

– постоянная времени интегратора; a

c.c

= 8

(для СО),

()

cΦ

=γ

- жесткость; T

с.с

= T

и.с

РС

- постоянная на-

стройки;

и.с

РС

= .

31. Статическая ошибка системы ПЧ-АД (рис.18) без обратной

связи по скорости при увеличении тока до номинального значения

определяется абсолютным номинальным скольжением:

н0нр

−

ω==ω

S . (156)

Коэффициенты передачи функциональных элементов системы:

Коэффициент передачи ПЧ k

при линейной регулировочной

характеристике (при номинальном напряжении U

у.П

= U

у.П.н

=10 В)

определяется по формуле (133), в которой U

П.н

– амплитудное значе-

ние напряжения.

Коэффициент передачи датчика скорости k

получается по

формуле (134).

Передаточный коэффициент двигателя k

дв

П.н

дв

≈

ωΔ

= (157)

Требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы ре-

гулирования напряжения К

тр

=K находится по выражению (136).

При данных значениях параметров коэффициент усилителя в

замкнутой САР из условия заданной статической точности равен

у.з

= K/(k

дв

). (158)

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Онищенко Г.Б. Электрический привод. М.: Издательский центр «Акаде-

мия,», 2006. 288 с.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиз-

дат,1985. 576 с.

3. Алексеев В.В. Электрические машины. Моделирование электрических

машин приводов горного оборудования. Учебное пособие/ В.В. Алексеев, А.Е.

Козярук, Э.А. Загривный

. СПГГИ. СПб, 2006. 58 с.

4. Башарин А.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на

ЭВМ/ А.В. Башарин, Ю.В.Постников. Л.: Энергоатомиздат. 1990. 440 с.

5. Рудаков В.В. Автоматизированный электропривод: Задачи для самокон-

троля самоподготовки студентов. Л, 1991. 50 с.

Приложение

Величины, параметры и постоянные, используемые при расчетах

Величина Обозначение Единица

измере-

ния

Формула

Перемещение S м

Время t c

Скорость v м/с

Ускорение a м/с

Угловое перемещение φ рад

Угловая скорость

Частота вращения*

рад/с

об/мин

ω = n/9,55

Угловое ускорение ε рад/с

Масса m кг

Сила

Вес*

G= m g

Момент M Н

Момент инерции J кг м

Мощность P Вт

Напряжение U В

ЭДС E В

Ток I А

Активное сопротивление R, r Ом

Индуктивность L Гн

Емкость C Ф

Реактивное сопротивление X, x Ом

Магнитная индукция B Тл

Магнитный поток Ф Вб

Ускорение свободного падения g м/с

g = 9,807 ≈ 10 м/с

Коэффициент крутизны меха-

нической характеристики

β - β = ΔωM

/ΔMω

Коэффициент жесткости меха-

нической характеристики

γ - γ= β

-1

Жесткость механической ха-

рактеристики

γ* Н м с γ*= ΔM /Δω

*Внесистемные единицы и величины, применимые наряду с системными

по ГОСТ 8.417-2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................................................................................................ 3

1. Контрольные задачи

1.1.Механика электроприводов....................................................................................... 4

1.2. Нагрузочные диаграммы и выбор мощности приводов ......................................... 6

1.3. Электромеханические свойства электроприводов постоянного тока ................... 8

1.4. Электромеханические свойства электроприводов постоянного тока ................. 14

1.5. Статические и динамические характеристики регулируемых электроприводов18

2. Методические указания к решению задач................................................................ 22

2.1. Механика электроприводов.................................................................................... 22

2.2. Нагрузочные диаграммы и выбор мощности двигателей

приводов ................... 26

2.3. Электромеханические свойства электроприводов постоянного тока ................. 30

2.4. Электромеханические свойства электроприводов переменного тока................. 36

5.5. Статические и динамические характеристики регулируемых электроприводов42

Рекомендуемая литература ............................................................................................ 47

Приложение……………………………………………………………………………...48

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Методические указания к практическим занятиям

Составители: В.В.Алексеев, А.Е.Козярук, П.В.Алексеев,

Э.А.Загривный

Печатается с оригинал-макета, подготовленного кафедрой электро-

техники и электромеханики

Ответственный за выпуск П.Н.Дмитриев Лицензия ИД №

06517 от 09.01.02

Подписано к печати 19.01.09. Формат 60 х 84/16.

Бум. для копировальной техники. Отпечатано на

ризографе. Усл.печ.л. 2.85.

Усл.кр.-отт. 2,85. Уч.-изд.л. 2,2.

Тираж 200 экз. Заказ 21. С 3.

Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова

РИЦ Санкт-Петербургского государственного горного института

Адрес института и РИЦ: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, 2