- •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
Математическое описание процессов преобразования энергии в асинхронном двигателе.
С
хема
включения АД с фазным ротором и
соответствующая ей схема двухфазной
модели изображены на рисунках.
Математическое описание процессов эл.механического преобразования энергии в осях иможно получить из ранее приведенных уравнений положив в нихU2=0 ик=0.
![]()
![]()
![]()
![]()
,
где
![]()
Эти
уравнения используются для анализа
динамических свойств асинхронного ЭМП.
В установившемся симметричном режиме
работы двигателя переменные представляют
собой сдвинутые относительно друг от
друга по фазе синусоидальные величины,
изменяющиеся в осях ,с частотой сети:
.
Представим
эти переменные в виде вращающихся
векторов U1,
I1,
U1,
I1
и т.д. Т.к. переменные фазыотстают от переменных фазынаэл=90,
между ними очевидна связь:
и .т.д. Учитывая это и имея ввиду, что
производная по времени от вектора,
неизменного по модулю и вращающегося
со скоростью0эл,
может быть получена умножением этого
вектора наj0эл,
т.е. например:
,
уравнения электрического равновесия
для фазыстатора
и ротора можно представить в виде:
![]()
,
т.к.
![]()
Для
анализа статических режимов преобразования
энергии выразим потокосцепления 1и2через
намагничивающий ток:![]()
![]()
![]()
т.о.
и
![]()
Где
L1
иL2- индуктивности рассеяния статорной и
роторной обмоток. ПараметрыL1,
L2,L12двухфазной модели выразим через
каталожные параметры реального
трехфазного двигателя с помощью
соотношений:
;
;
,
а с помощью ранее полученных формул
обратного преобразования заменим
переменные двухфазной модели
соответствующими эффективными значениями
переменных трехфазного двигателя. Тогда
уравнения электрического равновесия
примут вид:
![]()
![]()
.
Поделив
обе части на
,
получим
,
или
,
где
;
;
;
;
![]()
Э
тим
уравнениям соответствует Т-образная
схема замещения, известная из курса
эл.машин и упрощенная Г-образная схема.
Естественные механическая и эл.Механическая характеристика ад. Формула Клосса.
Н
аиболее
удобна для анализа работы АД Г-образная
схема замещения с намагничивающим
контуром, вынесенным на зажимы первичной
сети. Здесь
.
Т.к.
-
мало, пренебрегаем им ,т.е. получаем
.
Приняв
для главной цепи поправочный коэффициент
1, получим
схему замещения, в которой:
;
;
;
.
И
спользуя
известные из курса эл.машин выражения
для электромагнитного момента:

и
критического момента:
.
И поделив одно на другое получим после преобразований

Т.к
в асинхронных двигателяхR1R`2,
то
и
Отсюда уравнение механической характеристики АД, называемое формулой Клосса:
или при R1=R2’
Определив по паспортным данным SKP:
,где
![]()
- номинальное
скольжение АД,
- перегрузочная способность АД, можно,
задаваясь различными значениями
скольжениеS, построить
естественную механическую характеристику
двигателя во всем возможном диапазоне
изменения скольжения. На графике
приведены естественные характеристики
для прямого и обратного действия
эл.магнитного момента.
Если пренебречь активным сопротивлением R1обмотки статора, то=0 и упрощенное выражение механической характеристики АД примет вид
.
В
значительном числе случаев работа АД
нормально протекает при Sот 0 до (1,21,5)SH,
т.е. приS<(0,40,35)SKP.
Это обстоятельство позволяет в упрощенном
уравнении механической характеристики
пренебречь отношением
,
которое в 8-10 раз меньше
.
В этом случае механическая характеристика
АД может быть представлена прямой
линией, описываемой уравнением (в
пределах до МН):
.
С
ледует
иметь в виду, что формулы Клосса, в т.ч.
и упрощенная, достаточно точно описывают
механические характеристики АД с фазным
ротором. В к.з. АД, выпускаемых обычно с
относительно глубокими пазами в роторе,
либо с двойной клеткой ротора, имеется
в той или иной степени явление вытеснения
тока в стержнях ротора. Поэтому их
параметры непостоянны и механические
характеристики значительно отличаются
от от характеристик, рассчитанных по
формулам Клосса. Однако, эти формулы
благодаря своей простоте позволяют
выполнять многие расчеты и делать общие
заключения о свойствах
и работе АД. В тех же случаях, когда
необходима большая точность, должны
использоваться экспериментально снятые
механические характеристики. У некоторых
к.з. двигателей при малых скоростях
механическая характеристика имеет
провал,(см. рис.), вызванный влиянием
высших гармоник поля, с чем следует
считаться при пуске двигателя под
нагрузкой.
Электромеханические
характеристики АД представляют собой
зависимости
и
.
Т.к. ток ротора является основной
величиной для оценки режима работы
двигателя, рассмотрим графическую
зависимость
.
При
использовании формул
или
это не всегда удается сделать в виду
отсутствия данных о сопротивлениях
обмоток двигателя.
В связи с этим для получения эл.механической характеристики воспользуемся формулой Клосса и выражением эл.магнитного момента.
,
где
,
отсюда

Для
номинального режима:
;
,
следовательно, подставляя 3r2’в выражение дляI2’,
получим уравнение электромеханической
характеристики:

При
пренебрежении величиной R1,
имеем=0 и
.
З
адаваясь
величинойS, получим
графическую зависимость
,
т.е. электромеханическую характеристику
АД. Она изображена на рис.
при Sстремящемся к бесконечности.
