Синхронні машини спеціального призначення.

Найбільш важливі характеристики СЬК U-образные криві ( для двигуна при Р2=0), які визначають основні параметри компенсатора. СЬК не несе активного навантаження (його електромагнітна потужність Рем?0) і працює при значенні кута ?=0, що забезпечує СЬК велику перевантажувальну здатність.

Завдання. Визначити потужність СЬК за умов U=6,3 кв, Рпотр=1500 каА при cos?=0,7 (45°). Потрібно підвищити cos? до 0,95 (sin?=0,31). Визначити також струм в мережі.

1. Реактивна потужність до включення СЬК.

2. Струм, потребл. з мережі

3. Активна складова струму

4. Після вкл СЬК реактивна потужність стала рівна

5. Потужність СЬК

6. Реактивна складова струму стане рівна

7. Струм в мережі буде рівний

Кутові характеристики с.м. (явнополюсной).

1 – основна складова моменту (sin?)

2 - реактивна складова моменту (sin2?)

3 – результуюча кутова характеристика.

Кутові харктеристики-зависимости Рем=f(Q) і Мя=f(Q).

плавне

, явнополюсной

Стійка робота при ???кр, оскільки при цьому дотримується умова рівноваги моментів

М1=мя+м0

М1 – перв. дв., Мя – с.и., М0 – втрати, а при ?>?кр ця умова не дотримується і машина виходить з синхронізму.

Лекція 24

КОЛЕКТОРНІ МАШИНИ ЗМІННОГО СТРУМУ

(К.М.З.С.)

Застосування К.М.П.Т.

Для трифазних асинхронних двигунів характерні недоліки: 1) труднощі економічного регулювання швидкості (зараз усуваються); 2) споживання реактивної потужності і зниження cos?.

Необхідно це усувати.

З цією метою в період 1880 - 1925 рр. було розроблено багато різноманітних одне і трифазних К.М.П.Т.

Зараз в цілому їх застосування обмежено.

Причини: 1) труднощі комутації; 2) відносна складність їх пристрою; 3) висока вартість.

Трифазні колекторні двигуни

Двигун Шраге - Ріхтера (ДШР)

ДШР є а.д. у вторинний ланцюг якого для регулювання швидкості обертання за допомогою колектора вводиться додаткова э.д.с. Eq частоти ковзання.

Введення у вторинний ланцюг Eq з різним знаком по відношенню до E2s. Якщо знаки разные

статор

Процес такої I2 > M> S>SE2 >M до настання рівноваги М=мст.

При цьому швидкість регули­руется вниз. Якщо знаки Е і E2S однакові.

Процес такої I2 > М> S> SE2 > I2 > М до настання рівноваги М = Мст. Швидкість регулюється вгору від номінальної

величини.

Живлення А1в1с1 - ротор. Потік обмотки 1 наводить в додатковій обмотці на роторі (не показана) і в обмотці 1 э.д.с. частоти f1, а в другій 2 обмотці на статорі частоти f2= f1*8. Через щітки a1 -a2,Ь1 -Ь2,сг -с2 додаткова э.д.с. Еq передається в

вторинний ланцюг. Від положення щіток щодо один одного (alua2, b1ub2,cluc2) залежить величина і знак Еq, що визначає швидкість двигуна.

Це двигун з подвійною кількістю щіток

Особливості комутації к.м.п.т. - наявність трансформаторної э.д.с. окрім реактивної і трудності її компенсації є причиною утруднених умов комутації к.м.п.т., додаткових полюсів, що не мають.

Застосовують так само каскади а.д.с. к.м.п.т. і інші види машин.

Однофазні к.м.п.т.

Однофазні двигуни з послідовним збудженням.

Те ж, що МПТ, але шихтованный статор

Тут також трансф. э.д.с. істотно погіршує умови комутації по порівнянню, з двигуном постійного струму. Для поліпшення комутації застосовують двигун з компенсаційною обмоткою і додатковими полюсами, але в цілому комутація значно гірша, ніж у МПТ.

Застосування однофазных

к.м.п.т.

Малопотужні (до 0,5 кВт) в

промислових і побутових

пристроях, де високі швидкості обертання до 30000 об/мин. Часто вони універсальні (для ~ і - струмів).

Могутніші 300 ? 1000 кВт як тягові на электрифицир. ж.д. Частота знижена 16гц, 25гц для комутації на напр. 15000 -25000 У із застосуванням знижувального трансформатора з регульованим виходом для регулювання швидкості. У багатьох країнах ці ж.д. - на постійному струмі U=1500 ? 3000В.

Репульсионниє двигуни Возб. і комп.

ЛЕКЦІЯ 25

СИСТЕМА ТП - Д - продовження Роздільне управління (РУ)

Використовується для повного виключення зрівняльних струмів між комплектами реверсивного УВ. Суть РУ: імпульси подаються на комплект який повинен проводити струм, інший комплект - «закритий». При цьому використовується спеціальний логічний перемикаючий пристрій (ЛПУ), який, здійснюючи контроль за струмом перетворювача, забезпечує у функції вхідного сигналу Uу включення і виключення комплектів

з паузою 5-10 мс. Тому під час переходу ДПТ з одного енергетичного режиму в іншій поблизу осі швидкості має місце режим переривистих струмів, що відбивається в нелінійності характеристик ДПТ.

Основні властивості системи ТП - Д

ДОСТОЇНСТВА: плавність і значний діапазон регулювання швидкості (до 10 і більш в замкнутих ЕП); велика жорсткість механічних характеристик; високий ККД (ТП -0,94..О,92, Т - 0,93...0,98); безшумність в роботі; простота в обслуговуванні і експлуатації.

НЕДОЛІКИ: пульсація (застосовують інші L); режим переривистого струму; cos? знижується із зростанням діапазону регулювання швидкості (cos? ? cos?); вносить спотворення до мережі (перешкоди); невисока перешкодозахисна і мала перевантажувальна здатність.

Все ж таки ТП - Д є основним видом високоефективного регульованого ЕП постійного струму. Застосування - верстати з ЧПУ, прокатні стани, крани, екскаватори і тому подібне

Перехідні процеси в системі УВ - Д

У системі Грама - Д із-за інерційності обмотки збудження генератора перехідні процеси затягнуті. Застосовують різні спеціальні заходи для зниження інерційності. Наприклад, форсировки і тому подібне проте, все ж таки ТП - Д досконаліша система з погляду швидкодії (? = 0,01с). при такій швидкодії кидки струму в системі можуть бути дуже великими. Тому часто використовують задатчик інтенсивності на вході після

.

Для дослідження динаміки і перехідних процесів систем ЕП використовують часто метод моделювання, заснований на

створенні математичних моделей систем ЕП і використанні комп'ютера для вирішення таких моделюючих рівнянь.

Якщо в цій схемі міняти величину і знак струму збудження отримаємо характеристики, показані вище. При цьому М = KJФ(J=const, var=Ф). Такого роду привід може знадобиться там, де необхідне регулювання по величині і стабілізація заданого зусилля (наприклад, натягнення листового матеріалу, паперу, проводів, полотна). У цій системі для регулювання швидкості для регулювання швидкості може бути сформований і горизонтальна ділянка.

Інвертори, ведені мережею

Однофазний інвертор

Інвертування – струм від протікає (iв) при зустрічному напрямі і >90?.

При зменшенні до значення r струм не припиняється (iв), наступає перекидання інвертора. Перекидання і наступає раніше крапки, оскільки для повного відключення тиристора необхідний час - відновлення керованих властивостей тиристора (розсмоктування зарядів в різких переходах).

Розглянута схема містить ті ж елементи, що і випрямляч, але роль противо-э.д.с. виконує ; - джерело енергії. Т.ч. постійний струм перетвориться в змінний.

При переході від випрямного до инверторному режиму необхідно змінити знак і збільшити кут регулювання за межі регулювання.

Двофазний інвертор

Особливості инв. режиму:

а) інвертор може бути побудований тільки на керованих вентилях, оскільки велику частину неробочого періоду до них прикладено позитивна напруга;

б) >90?;

в) полярність напруги на стороні пост. напр. противоположна полярності, випрямлячів;

г) кут випередження ? > ? +, де ? - кут комутації ? - угол відновлення.

Цю умову потрібно виконувати для нормального протікання процесу природної комутації (у всьому діапазоні зміни струму навантаження і вхідної напруги).

(Література: В.С.Руденко, В.І.Сенько, І.М.Чиженко Преобразовательная техніка, Київ, Віща школа, 1978).

Імпульсні перетворювачі

постійного і змінного

напруга

Основні особливості імпульсного методу регулювання

напруга

За допомогою імпульсного перетворювача джерело постійної і змінної напруги періодично підключається до навантаження. Якщо регулюючий елемент ідеальний ключ те, коли ключ замкнутий миттєве значення напруги на навантаженні дорівнює напрузі джерела живлення, а коли ключ розімкнений - на навантаженні - 0.

2 способу регулювання:

• зміною інтервалу провідності при збереженні частоты коммутации (широко - імпульсний);

• зміна частоти перемикання при постійному интервале проводимости (частотно - імпульсний).

Перетворювачі, що здійснюють широтно-імпульсне регулювання, - широтно-імпульсні перетворювачі (ШПИЛЬКА).

Переваги ШПИЛЬКА:

• високий ККД (втрати в ключі незначні по порівнянню с непрерывным регулюванням);

• мала чутливість до зміни температури;

• малі габарити;

• постійна готовність до роботи.

Недоліки ШПИЛЬКА:

- необхідність встановлювати фільтри (а це інерційність);

- із-за високих швидкостей вкл. і выкл. виникають радіоперешкоди. Все ж застосування ШПИЛЬКА перспективно коли потрібна висока

економічність, надійність, малі габарити, висока точність.

Вихідні каскади ШПИЛЬКУ зручно виконувати на повністю керованих вентилях, що відмикаються і замикаються по базових цінах. При вихідній потужності більше 1-2 квт і високій напрузі на навантаженні - це тиристори.

Що існують ШПИЛЬКА пост, напруга класифікується:

а) ШПИЛЬКА на повністю керованих вентилях;

б) ШПИЛЬКА на тиристорах. І ті та інші діляться на нереверсивные и реверсивні.

Деверсивниє - в змінне з різною по напівперіодах тривалістю або в імпульсне з постійною амплітудою різною тривалістю і полярністю.

Нереверсивні - перетворять вхідну напругу, що плавно змінюється, в імпульсне з постійною амплітудою і полярністю, але з різною тривалістю.

Нереверсивні ШПИЛЬКА діляться на послідовних і паралельних (по вкл. вентиля щодо навантаження). У послід. ШПИЛЬКА - UH < Ud, в пару. - > Ud.

Приклад: реверсивна ШПИЛЬКА постійної напруги на повністю керованих вентилях.

Регулятори тиристорів ~ напруга (стр.23 В.С.Руденко і ін. Преобразовательная техніка) Імпульсні способи per. ~ напр.:

1. per. зміною кута відмикання і замикання k=?/ w где ? - кутова частота моду.;

w - мережа.

2. регулювання без порушення симетрії k=2;

3. широтно - імпульсне регулювання;

4. комбіновані способи регулювання.

Регулятори ~ напруга може бути:

1. однофазные або трифазні;

2. трансформаторні або бестрансформаторные;

3. з повним або частковим регулюванням потока мощности;

4. з природною і примусовою комутацією.

Лекція 26

Перетворювачі частоти (ПЧ) для регулювання швидкості асинхронного короткозамкнутого двигуна.

Регулювання частоти в ЕП по законах. При М0=const

U1/f1=const