- •Пермский Государственный Технический Университет
- •Механика электромеханической системы Кинематическая схема эл.Привода. Силы и моменты, действующие в системе эл.Привода.
- •Механические характеристики производственных механизмов. Для теории и практики эл.Привода большое значение имеют понятия механической характеристики рабочей машины.
- •Расчетные схемы выглядят так:
- •Уравнение движения и режимы работы эл.Привода как динамической системы.
- •Передаточные функции, структурные схемы и частотные характеристики механической части электропривода как объекта управления.
- •Движение инерционных масс эл.Привода с учетом упругих связей движущихся масс.
- •Динамические нагрузки эл.Приводов.
- •В уравнении жесткого приведенного механического звена величина
- •Определение наивыгоднейшего передаточного отношения.
- •Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии.
- •Понятие о электромеханических и механических характеристиках электродвигателей, их жесткости и режимы работы эмп.
- •Координатные преобразования переменных обобщенной электрической машины.
- •Выбор скорости к координатных осей u,V.
- •Фазные преобразования переменных обобщенной машины.
- •Электромеханические свойства двигателей. Математическое описание процессов преобразования энергии в двигателе постоянного тока независимого возбуждения.
- •Естественные и искусственные эл.Механические и механические характеристики двигателя независимого возбуждения в именованных и относительных единицах.
- •Реверсирование двигателя независимого возбуждения и механические характеристики для прямого и обратного напрявления вращения.
- •Тормозные режимы двигателя независимого и параллельного возбуждения.
- •Генераторное торможение с рекуперацией (отдачей) энергии в сеть.
- •Торможение противовключением.
- •Электродинамическое торможение.
- •Расчет механических характеристик двигателя независимого возбуждения.
- •Расчет сопротивлений для якорной цепи днв.
- •Динамические свойства днв при питании от источника напряжения.
- •Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии в двигателе постоянного тока последовательного возбуждения (дпв)
- •Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики дпв
- •Тормозные режимы дпв
- •Расчет искусственных электромеханических и механических характеристик дпв.
- •Расчет пусковых сопротивлений для дпв.
- •Механические характеристики двигателя смешанного возбуждения (дсв) и его тормозные режимы.
- •Расчет тормозных сопротивлений для двигателей постоянного тока.
- •Математическое описание процессов преобразования энергии в асинхронном двигателе.
- •Естественные механическая и эл.Механическая характеристика ад. Формула Клосса.
- •Искусственные механические характеристики ад при изменении параметров цепей статора, ротора и питающей сети.
- •3. Введение добавочного активного сопротивления в цепь ротора.
- •4. Изменение частоты питающей сети.
- •Тормозные режимы асинхронного двигателя.
- •2) Торможение с самовозбуждением
- •Расчет естественной и искусственных статистических механических характеристик ад
- •Расчет сопротивлений для роторной цепи ад.
- •Динамические свойства асинхронного эмп при питании от источника напряжения
- •Математическое описание и электромеханические свойства синхронного двигателя
- •Обобщенная эл.Механическая система эл.Привода с линейной (линеаризованной) механической характеристикой двигателя.
- •Статический (установившийся) режим работы электропривода и статическая устойчивость электропривода
- •Переходные режимы электроприводов Общая характеристика переходных процессов электроприводов, их классификация и методы расчета
- •Графический метод интегрирования уравнения движения (метод пропорций)
- •Графоаналитический метод интегрирования уравнения движения (метод последовательных интервалов)
- •Электромагнитные переходные процессы в цепях возбуждения и форсирование процессов возбуждения
- •Переходный процесс электропривода с двигателем независимого возбуждения при изменении магнитного потока
- •Переходные процессы при пуске и торможении электропривода с короткозамкнутым асинхронным двигателем (ад)
- •Характер изменения свободных составляющих и их затухание определяются корнями p1 и p2характеристического уравнения
- •Корень определяет установившийся режим т.К. Относится к изображению напряжения. Если учесть, что , топоэтому
- •Регулирование координат электропривода Требования к координатам электропривода и формированию его статических и динамических характеристик
- •Основные показатели способов регулирования координат электропривода
- •Системы управляемый преобразователь – двигатель (уп – д).
- •Система генератор – двигатель (гд).
- •Расчет статических электромеханических и механических характеристик в системе гд
- •Система тиристорный преобразователь – двигатель (тп – д).
- •Торможение и реверсирование двигателя в системе тп-д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода
- •Расчет статических механических характеристик в системе тп-д
- •Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели вентильного электропривода
- •Частотное управление асинхронными двигателями
- •Законы частотного регулирования
- •Статические механические характеристики ад при частотном управлении.
- •Система пч-ад (преобразователь частоты - асинхронный двигатель)
- •Обобщенная линеаризованная система уп-д
- •Регулирование момента (тока) электропривода Задачи регулирования момента (тока) электропривода
- •Реостатное регулирование момента (тока) двигателей
- •Релейное автоматическое регулирование тока и момента ад изменением импульсным методом сопротивления в цепи выпрямленного тока ротора
Координатные преобразования переменных обобщенной электрической машины.
Система уравнений описывающих процессы электромеханического преобразования энергии
![]()
![]()
нелинейна, т.к. содержит произведения переменных (iij) и(iiij), а также переменные коэффициенты собственных и взаимных индуктивностей. Поэтому она неудобна для практического использования. Ее можно преобразовать путем замены действительных переменных фиктивными переменными при условии сохранения одинаковости математического описания и сохранения неизменной мощности.
К
оэффициенты
самоиндукции и взаимоиндукции зависят
от угла поворота ротора машин, т.е. от
углового взаимного положения обмоток
статора и ротора. Чтобы они были
постоянными и не зависели от угла
поворота осей ротораd,qотносительно осей,статора, желательно, чтобы обмотки
обобщенной машины 1и 2d, а также 1и
2qбыли неподвижны
относительно друг друга. Для этого
изобразим еще осиu,vна
схеме обобщенной машины, которые
вращаются в пространстве с угловой
скоростьюк.
На этих осях располагаем расчетные обмотки (физически этих обмоток нет) статора и ротора. Считаем что эти обмотки создают такие же МДС, что и реальные обмотки. Коэффициенты самоиндукции в этом случае будут постоянными, т.к. обмотки неподвижны друг относительно друга.
Сделаем преобразования реальных переменных, соответствующих обмоткам, расположенными на осях ,,d,qк фиктивным переменным, соответствующим расположению обмоток на осяхu,v: Преобразования делаем только для обмоток статора, ибо для обмоток ротора преобразования аналогичны.
П
редставляем
каждую реальную переменную (i,u,)
в виде вектора Х, являющимся геометрической
суммой мгновенных векторов этой
переменной. Пусть некоторая переменная
в виде вектора Х, соответствует току,
или напряжению, или потокосцеплению
статора. Проекции этой реальной переменной
на оси,,d,qравны Х1,
Х1, Х2d,
Х2q. Соответствующие
им новые переменные в системе координатu,определяется как суммы проекций реальных
переменных на оси u,v.
Например, составляющие вектора Х1uопределяются как проекции векторов Х1и Х1на
осьu, а составляющие
вектора Х1v-
как проекции этих же векторов на осьV.
Просуммировав проекции по осям, получим
формулы прямого преобразования для
статорных переменных (см. рис.).

![]()
![]()
Аналогично формулы прямого преобразования для роторных переменных имеют вид (с учетом угла эл).
![]()
![]()
Как реальные переменные Х1, Х1, так и преобразованные Х1u и Х1v, являются проекциями на соответствующие оси одного и того же результирующего (обобщенного) вектора Х.
Переход от преобразованных, т.е. фиктивных переменных к реальным переменным обобщенной машины осуществляется с помощью формул обратного преобразования, которые можно получить с помощью аналогичных построений (см. рис.).

![]()
![]()
Аналогично для роторных переменных с учетом угла поворота ротора эл.
![]()
.
Пользуясь полученными формулами, преобразуем уравнения электрического равновесия и уравнения потокосцеплений к осям u,v.Для получения преобразованных уравнений в уравнениях электрического равновесия и уравнениях потокосцеплений с помощью формул преобразований заменим все реальные переменные, выразив их в осяхu,v.Для пояснения сущности ограничимся только преобразованием уравнений равновесия для цепи статора, т.к. для ротора преобразования будут аналогичными. С этой целью подставляем выражения реальных переменных в уравнения обратного преобразования:
![]()
![]()
В результате получим:
![]()
![]()
Продифференцировав
произведения на
тригонометрические функции угловой
координаты, умножим 1-е из полученных
уравнений на
,
а 2-е – на
и
складываем полученные уравнения. После
приведения подобных членов получим
уравнение равновесия для осиU.
Умножая, затем 1-е из ранее полученных
уравнений на -
,
а 2-е – на
и выполнив аналогичные операции, что и
в первом случае, получим уравнение
электрического равновесия для осиV.
Аналогично можно получить преобразованные уравнения электрического равновесия для цепи ротора. В результате система уравнений электромеханической характеристики обобщенной машины будет иметь вид:
![]()
![]()
![]()
,
где
;![]()
,
а 3-ие слагаемые в правых частях уравнений
– это ЭДС вращения.
Аналогично можно получить преобразованные уравнения потокосцеплений: Но проще их можно написать исходя из физического смысла и пользуясь следующей схемой обобщенной машины.
П
отокосцепление
каждой обмотки определяется собственной
индуктивностьюL1илиL2и взаимной индуктивностьюL12с другой обмоткой, расположенной на той
же оси. Взаимодействие с токами других
обмоток отсутствует, т.к. их оси сдвинуты
наэл=90,
т.о.
![]()
![]()
![]()
![]()
Если в выражении электромагнитного моменты неявнополюсной машины реальные токи
![]()
заменить
на преобразованные по формулам обратного
преобразования, получим после
преобразований:
.
Если выразить токи через потокосцепления статора 1или ротора2или и статора1и ротора2, можно получить следующие выражения электромагнитного момента обобщенной машины:
![]()
![]()

Объединив уравнения электромеханической характеристики с уравнением электромагнитного момента, получим математическое описание динамической механической характеристики обобщенной машины:
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Преобразованную систему уравнений динамической механической характеристики можно представить в комплексной (векторной) форме, если ось Uпринять за действительную, а осьV– за мнимую.
Н
апряжения,
токи, потокосцепления в выше написанных
уравнениях являются проекциями
результирующих (обобщенных) векторов
этих величин на осиUиV,
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Теперь уравнения динамической механической характеристики будут иметь вид:
![]()
![]()
,
где
-
величина, комплексно сопряженная
величине
.
Символ Im(imaginary) означает, что в скобках стоит произведение мнимых частей комплексных токовi1иi2*.
