close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

билет № 30

код для вставкиСкачать
билет №30
1. Процесс отключения постоянного тока. Особенности отключения переменного тока.
* Преобразование энергии при отключении электрической цепи
* Общий вид уравнения отключения электрической цепи
* Восстанавливающееся напряжение и восстанавливающаяся электрическая прочность
* Параметры, определяющие величину перенапряжения при отключении аппаратов
Любая цепь содержит (в большей или меньшей степени) активную и реактивную, индуктивную и/или емкостную составляющие (емкость и индуктивность токоведущих частей, проводов), поэтому при отключении на ней появляется напряжение Uc, которое определяется из равенства электромагнитной и электростатической энергии
.
Например, при отключаемом токе I0 = 100 A, индуктивности L = 10-2 Гн, емкости C = 10-8 Ф, напряжение Uc составит
. Следовательно, если электромагнитная энергия цепи полностью преобразовалась в электростатическую энергию полей, то возникают недопустимо большие перенапряжения, которые повредили бы элементы цепи и создали бы непреодолимые трудности при ее отключении.
Условия отключения цепей переменного тока облегчаются тем, что при переходах тока через нулевые значения электромагнитная энергия обращается в нуль.
Образующаяся на контактах электрическая дуга или искра создает токопроводящую связь в цепи до перехода тока через нулевое значение, когда наступает наиболее благоприятные условия для окончательного отключения.
При отключении цепи с током запасенная в ней электромагнитная энергия преобразуется в тепловую энергию электрической дуги или искры, которая отводится в окружающую среду. В этом заключается положительное значение электрических дуг и искр, образующихся на контактах электрического аппарата.
. Общий вид уравнения отключения электрической цепи
В простейшем случае контур состоит из последовательного активного сопротивления R, индуктивности L, отключающих контактов и источника напряжения U0. В переходном процессе участвует емкость С (параллельно контактам) (рис. 3.1).
Восстанавливающееся напряжение - напряжение на коммутирующем органе, нарастающее в процессе отключения цепи.
Восстанавливающаяся электрическая прочность - электрическая прочность свойственная данному коммутирующему органу и нарастающая во времени при отключении. Восстанавливающаяся прочность определяется тем максимальным напряжением, которое способен выдержать без пробоя коммутирующий орган в данный момент времени.
В процессе отключения электрической цепи межконтактный промежуток превращается из проводника электрического тока в диэлектрик. Когда контакты замкнуты и по ним проходит ток, сопротивление их мало, а электрическая прочность промежутка равна нулю. Когда аппарат погасит возникшую на его контактах дугу и столб ионизированного газа рассеется, электрическое сопротивление образовавшегося слоя будет равно практически бесконечности. Электрическая прочность промежутка станет равной пробивному напряжению (Uпр) образовавшегося слоя изоляции, т.е. в процессе отключения цепи восстанавливающаяся электрическая прочностью промежутка, нарастает от 0 до Uпр . В то же время растет напряжение на контактах от мВ (на замкнутых контактах) до напряжения источника питания.
Рис. 3.1. Отключаемый контур
В общем случае решается система двух уравнений: 1) уравнение контура и 2) уравнение электрической дуги, возникающей на контактах аппарата. Уравнение контура
.(3.1)
Одна из разновидностей вольтамперной динамической характеристики электрической дуги:
.(3.2)
Здесь iд и uд - ток (А) и напряжение дуги, соответственно; lд - длина дуги, м;  = Q0/P0 - постоянная времени, с; P0 - удельная отводимая мощность, Вт/м; Q0 - тепловая энергия, содержащаяся в единице длины дуги, Дж/м.  и P0 важные тепловые параметры, определяются свойствами дугогасительного устройства. Чем мощнее дугогасительное устройство, тем больше P0lд и тем меньше . Обычно  измеряется десятками или сотнями микросекунд, а P0 - сотнями и тысячами ватт. U0. - неизменное напряжение при постоянном токе и синусоидальная функция времени при переменном.
2. Приведите формулы для ЭДС, электромагнитного момента и частоты вращения двигателя постоянного тока.
Принципиальная схема двигателя независимого возбуждения (ДНВ)
Обмотка возбуждения (ОВ) питается от независимого источника постоянного тока. При подключении ОВ к обмотке якоря машина превращается в двигатель параллельного возбуждения. Обычно ДНВ работает при Ф=Фн=const. электромагнитный момент машины
Ф-магнитный поток
К - конструктивный коэффициент, равный , где
N - число активных проводников обмотки якоря;
- число пар полюсов машины;
a - число пар параллельных ветвей обмотки якоря;
Уравнение равновесного состояния двигателя , откуда ток равен: .
ЭДС машины
Здесь - коэффициент ЭДС машины;
Эти уравнения показывают, что при U=Uя=const и ф=const характеристики являются прямыми с начальной ординатой , соответствующей скорости идеального холостого хода двигателяСтатическую жесткость характеристики, определяющую ее наклон, можно найти Используя понятие жесткости, уравнение статической механической характеристики ДНВ можно представить в виде:
Чем больше модуль жесткости естественной механической характеристики, тем стабильнее является скорость ω электропривода при широких пределах изменения его нагрузки.
Другой оценкой стабильности рабочей скорости ω является статизм механической характеристики, количественной оценкой которого служит номинальный перепад скорости.
, где
Относительный перепад скорости для двигателей
Характеристики двигателя, соответствующие изменениям параметров двигателя или специальным схемам его включения, являются искусственными. Так, при введении в цепь якоря добавочного сопротивления наклон характеристик увеличивается, их жесткость уменьшается. При изменении напряжения, подводимого двигателю, изменяется скорость идеального холостого хода , а жесткость характеристик остается неизменной.
3. Математические модели регуляторов СУЭП (типовые регуляторы класса "вход/выход"; принципиальные электрические схемы на основе операционных усилителей; передаточные функции регуляторов; переходные характеристики регуляторов).
Математические модели регуляторов СУ ЭП Независимо от технологического назначения регуляторов (регуляторов скорости, положения рабочего органа, давления, натяжения, температуры и т. д.) все они подразделяются на 2 больших класса: - параметрические регуляторы класса "вход/выход" (П- , ПИ-, ПИД- и т. п. регуляторы );
- регуляторы состояния САУ (апериодические, модальные и т.п.). В отличие от регуляторов 1-го класса они контролируют все состояние системы либо ее некоторой части, т. е. имеют обратные связи по полному либо усеченному вектору состояния системы. Первый класс регуляторов на функциональных схемах СУ ЭП обозначается в виде переходной функции, которую имеет данный регулятор, например в виде, приведенном на рис. 4.17а. Обозначения на схеме: Хвх - входной сигнал - сигнал ошибки регулирования той или иной координаты САУ;
Увых- выходной сигнал регулятора.
параметрически оптимизируемые регуляторы класса "вход/выход".
Их можно представить в виде усилительного звена - операционного усилителя (рис 4.18).
Обозначения на схеме:
A1 - операционный усилитель;
Zвх, Z0 - комплексные сопротивления во входной цепи и в цепи обратной связи операционного усилителя.
1. Пропорциональный регулятор (П-регулятор).
Рис. 4.19. Принципиальная электрическая схема регулятора класса "вход/выход"
вместо двух резисторов RЗ и Rос используется один - Rвх .
Передаточная функция регулятора
Временная характеристика регулятора: Увых(t)=КрегХвх(t).
4. Пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор).
Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.28.
Передаточная функция регулятора
(4.52)
где KРЕГ - коэффициент передачи регулятора, KРЕГ = R0/RВХ;
TИ - постоянная времени интегратора, TИ = RВХС0 .
Временная характеристика регулятора: Увых(t)= Увых(0) + ( KРЕГ + t/( RВХС0))Хвх(t).
Переходный процесс в регуляторе при нулевых начальных условиях будет иметь вид, изображенный на рис. 4.29.
Функциональная схема пропорционально-интегрального регулятора приведена на рис. 4.30.
Передаточную функцию пропорционально-интегрального регулятора часто представляют виде так называемого изодромного звена
,(4.53)
где TИЗ - постоянная времени изодромного звена, TИЗ = R0C0 ,
TИ - постоянная времени интегрирования регулятора, TИ = RВХC0 .
ПИ-регулятор, включенный в структуру САУ, обеспечивает компенсацию одной большой постоянной времени объекта управления 6. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД- регулятор) Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.34.
Передаточная функция регулятора
(4.55)
где KРЕГ - коэффициент передачи регулятора, KРЕГ = R0/RВХ + CВХ/С0;
TИ - постоянная времени интегрирования, TИ = RВХС0;
TД - постоянная времени дифференцирования, TД = R0СВХ.
Временная характеристика регулятора: Увых(t)= Увых(0) + KРЕГ Xвх(t) + (1/TИP) Xвх(t) + TД(t),
где (t) - дельта-функция Дирака.
Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.35, функциональная схема приведена на рис. 4.36.
ММ ПИД-регулятора часто представляют в виде изодромного звена второго порядка
,(4.56)
где ТИЗ,1 , ТИЗ,2 - постоянные времени изодромного звена; ТИЗ,1 = R0С0 , ТИЗ,2 = =RвхСвх .
ПИД-регулятор обеспечивает компенсацию двух больших постоянных времени объекта управления, обеспечивая интенсивность динамических процессов в САУ.
Документ
Категория
Разное
Просмотров
27
Размер файла
197 Кб
Теги
билет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа