- •3 Переходные процессы в эп
- •3.1 Электромеханические переходные процессы и их анализ
- •3.1.1 Решение уравнения движения при постоянном динамическом моменте
- •3.1.2 Решение уравнения движения при линейно изменяющемся динамическом моменте
- •3.1.3 Решение уравнения движения при нелинейно изменяющемся динамическом моменте и при постоянном моменте сопротивления
- •3.1.4 Решение уравнения при нелинейно-изменяющемся динамическом моменте и при изменяющемся моменте сопротивления
- •3.2.2 Расчет и построение нагрузочных диаграмм эп
- •3.2.3 Анализ нагрузочных диаграмм эп
- •3.2 Анализ электромеханических переходных процессов
- •3.2.1 Нагрузочные диаграммы эп
- •1) Непрерывные
- •3.3 Тепловые переходные процессы в эп
- •3.3.1 Уравнение теплового баланса эп
- •3.3.2 Постоянная времени нагрева
- •3.3.3 Допустимое превышение температуры двигателя. Классы изоляции
- •3.4. Динамическая тепловая модель эд в переменных «входы-выходы»
- •3.5 Выбор мощности эд. Номинальные режимы работы эп по нагреву
- •3.5.1 Выбор мощности эд для различных режимов работы
- •1. Выбор эд по нагреву.
- •2. Проверка по допустимой механическое перегрузке.
- •3. По возможности запуска.
- •3 Этап: Поверка по возможности запуска.
- •3.5.2 Выбор мощности эд для кратковременного режима работы
- •3.5.3 Выбор мощности эд для повторно-кратковременного режима работы
- •4 Регулирование «координат» эп
- •Регулирование скорости вращения в эп
- •4.1 Регулирование скорости дпт с нв
- •2. Регулирование магнитным потоком
- •3. Регулирование напряжением на зажимах якоря
- •Регулирование скорости вращения дпт с нв изменением напряжения подводимого к якорю
- •4.2 Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением
- •3. Регулирование изменением магнитного потока
- •3.1. Регулирование скорости дпт пв шунтированием оя.
- •3.2. Регулирование скорости шунтированием ов.
- •4.3 Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
- •4.3.1 Регулирование скорости вращения ад изменением действующего значения напряжения, подводимого к статору
- •4.3.2 Регулирование скорости вращения ад изменением числа пар полюсов двигателя
- •4.3.3 Частотное регулирование скорости вращения ад. Принципы и законы частотного регулирования
- •1.Электромашинный пч
- •Особенности частотного регулирования сд
- •4.3.4 Регулирование скорости вращения ад введением добавочного эдс в цепи ротора (каскадное регулирование)
- •Классификация схем каскадного регулирования
- •5 Энергетическая эффективность эп
- •Случай разноправленного потока энергии
- •5.2 Обобщенный критерий энергетической эффективности
- •5.3 Коэффициент мощности
- •6 Надёжность эп. Основные понятия, критерии надёжности
- •6.1 Показатели надёжности
- •6.2 Расчёт показателей надёжности
1.Электромашинный пч
а. СЭМПЧ (синхронный электрошинный ПЧ), основным элементом, которого является синхронный 3-х фазный генератор.
б. АЭМПЧ (асинхронный электрошинный ПЧ), основным элементом которого является асинхронный 3-х фазный генератор.
2. статические преобразования частоты СПЧ (вентильные) элементная база которых включает в себя использование силовых ключей (тиристоров или транзисторов). Рассмотрим структуру статического2-х звенного СПЧ
Рис.118 Структура статического 2-х звенного статического преобразователя частоты.
1. – управляемый или неуправляемый выпрямитель предназначен для преобразования 3-х фазного переменного напряжения с частотой и напряжением сети в постоянное с изменяющимся или не изменяющимся действующим значением.
2. – фильтр, предназначен для сглаживания
пульсации напряжения или тока с выхода
выпрямителя
и
.
3.- инвертор, предназначен для преобразования постоянного сглаженного напряжения в переменное 3-х фазное с изменяющимся частотой и напряжением.
В том случае если блок 1 управляемый, то инвертор изменяет только частоту, в случае если 1 –неуправляемый, инвертор изменит и частоту, и амплитуду напряжения.
БУВ – блок управления выпрямителем.
БУН – блок управления инвертором
БЗС – блок задания скорости
В настоящее время использование выпрямительных схем на входе ЭП строго регламентируется. В этом плане значительно предпочтительней является схема, в которой в качестве блока 1 используется неуправляемый выпрямитель.
В этом случае инвертор, который должен регулировать как частоту, так и напряжением управляется либо по принципу ШИР, либо по принципу ШИМ. С точки зрения влияния на питающую сеть они равноценны, однако с точки зрения влияния на двигатель предположительно инверторы с ШИМ (широтно- импульсная модуляция), т.к. они позволяют воздействовать кроме напряжения и частоты, на форму выходного напряжения, которая, в идеале является синусоидальной.
Механические характеристики при частотном регулировании имеет следующий вид:
Рис.119 Механические характеристики при частотном регулировании
Показатели качества:
направления двузонное и вверх и вниз от основной частоты
плавность - высокая
стабильность - высокая, т.к. наклон регулировочных характеристик, по отношению к естественной, практически не изменяются
допустимая нагрузка, целесообразна чаще регулировать при постоянном моменте
энергетическая эффективность зависит от структуры преобразователя, а также технических средств, с помощью которых он реализован.
(практически
не ограничен).
Т.О. к основным достоинствам частотного регулирования АД Можно отнести:
1. высокие показатели качества
2. минимальная установленная мощность системы по сравнению с другими видами регулирования (не превышает 200% )
как следствие наилучшие массогабаритные показатели
возможность применения в любых производствах
высокая степень автоматизации.
К общепринятым недостаткам частотного регулирования можно отнести:
большое потребление реактивной мощности, низкий и как следствие «загрязнение» питающей сети.
прямоугольность формы выходного напряжения и тока, т.е. наличие высоких гармоник и, как следствие, большие потери в двигателе.
В известной степени избавиться от 1-го
недостатка является применение частотных
преобразований с широтно- амплитудным
регулированием (ШИР). В этом случае в
структуре преобразователя в качестве
входного элемента используют не
управляемый выпрямитель не
,
а инвертор выполняет функции изменения
выходного напряжения и по частоте и по
амплитуде.
Различают 3 вида ШИР:
1. ШИР на выходе инвертора, представляющий из себя высокочастотный силовой ключ установленный перед инвертором.
2. ШИР на выходе инвертора, установленный на зажимах двигателя.
3. ШИР в самом инверторе. В этом случае
часть силовых ключей входящих в инвертор
работает в продолжительном режиме с
периодами коммутации
,
связанных с выходной частотной
,
а другая часть силовых ключей входящих
в состав инвертора работает в импульсном
режиме, то выходное напряжение будет
складываться из высокочастотной
последовательности импульсов одинаковой
ширины и амплитуды и при этом если
длительность (ширину) импульса обозначать
,
а промежуток между 2-мя соседними
импульсами
,
то:
то при этом
.
Рис.120 Форма выходного напряжения инвертора
Однако при этом форма тока и напряжения продолжается оставаться существенно не синусоидальной и, кроме того, в рассмотренной системе в качестве ШИР используют силовые ключи, мощность которых должна быть согласованна с мощностью самого двигателя, поэтому такие преобразователи применяют только в частотных ЭП малой и средней мощности.
Избавиться одновременно от 2-х указанных недостатков позволяет применение ЧП. с ШИМ. В таких преобразователях используются инверторы позволяющие регулировать выходное напряжение и по частоте и по амплитуде, а так же придавать ему необходимую форму.
Принцип ШИМ рассмотрим с помощью электрической схемой замещения.
Рис.121 Электрическая схема замещения.
На схеме замещения сглаженное напряжение
на выходе фильтра
поочерёдно
с помощью высокочастотного силового
ключа
подключается к сопротивлению нагрузки
(
-
одна фаза статорной обмотки).
Если ключ
замкнуть
в положение 1, то работает верхняя
половина источника питания. Если
замкнуть в положении 2, то работает
нижняя половина источника питания. Ток
направлен противоположно
.
Если обозначить
-
длительность замкнутого ключа в положении
1, а длительность замкнутого ключа в
положении 2, обозначим
,
то если
=
,
.Если
соотношение между
и
,
представленное в виде:
изменяется по закону синуса, то :
где
-
называется несущая глубина модуляции,
а
,
- несущий период., модуляции,
-
несущая глубина модуляции .
Т.о, изменяя глубину модуляции можно воздействовать на амплитуду выходного напряжения , изменяя несущую частоту модуляции на выходную частоту. При этом выходное напряжение будет складываться из высокочастотной последовательности импульсов одинаковых по амплитуде , но различных в зависимости от формы выходного напряжения, по ширине импульсов.
В настоящее время частотные преобразователи с ШИМ находят широкое применение при частотном регулировании. При этом энергетические показатели таких приводов следующие:
Рис.121 Форма выходного напряжения
