close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Билет №18

код для вставкиСкачать
Билет №18
1. Сравнительный анализ классических и современных методов описания линейных непрерывных САУ.
Классические методы:
- Схемы замещения → ОДУ
- Передаточная функция или ДПФ → структурные схемы
- Частотные характеристики и диаграммы на их основе ( Михайлова, Найквиста, Боде, вещественно-частотные)
- Временные характеристики → а) переходный процесс, б) импульсный переходный процесс, в) динамические характеристики.
Современные:
- Векторно-матричное уравнение:
Векторно-матричное дифференциальное уравнение Х=АВ+ВU+СF
Векторно-матричное алгебраическое уравнение у=DХ+EU
- Схемы пространства состояний (коэффициент передачи, 1/р)
- Матрица перехода Ф(А, Δt)=E+AΔt+(AΔt2)/2!+.........
2. Поясните, как производят пуск синхронного двигателя?
Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока, электромагнитный момент будет дважды изменять свое направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, т.к. его ротор обладающий определенной инерцией, не может быть в течении одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.
В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют следующие способы:
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Асинхронный пуск двигателя.
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.
Асинхронный пуск двигателя.
Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.
При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.
Рис. 45 Рис. 46.
Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.
Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.
3. Релейно-контакторные СУ ЭП постоянного и переменного тока.
Релейно-контакторные системы управления (РКСУ) реализуются по принципу разомкнутого управления и применяются для управления электроприводами производственных механизмов, к которым не предъявляются высокие требования к качеству управления.
РКСУ асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
Различают режимы пуска, торможения (остановки) и реверса (изменения направления вращения). Наиболее простой способ пуска асинхронного двигателя (АД) - прямое включение обмотки статора в сеть с помощью коммутационной аппаратуры: реле (для маломощных АД), рубильников, контакторов, автоматических выключателей, магнитных, тиристорных или симисторных пускателей, высоковольтных выключателей (для высоковольтных АД). Пуск двигателя при этом сопровождается броском тока (до 6-7- кратного по отношению к номинальному току статора). Очевидно, что максимально-токовые реле и автоматические выключатели должны быть отстроены от этих пусковых токов.
При необходимости ограничения пускового тока АД средней и большой мощности используется реакторный пуск (рис. 6.1а), а для маломощных АД - реостатный пуск (рис. 6.1б).
Рис. 6.1. Реакторный пуск АД (а) и реостатный пуск АД (б)
При пуске вначале включается выключатель Q1. Пуск АД осуществляется в режиме ограничения тока статора за счет пускового реактора LR или пускового резистора R. После уменьшения пускового тока в процессе разгона двигателя включается выключатель Q2.
Торможение АД с короткозамкнутым ротором осуществляют в режиме свободного выбега (отключения от сети и остановки под действием момента сопротивления холостого хода) или в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения реализуют либо подключением двух фаз АД к сети постоянного тока (с возбуждением постоянным током), либо подключением статора АД к батарее конденсаторов, включенных в звезду или треугольник (в режиме самовозбуждения двигателя). Недостатком второго способа торможения является возникновение тормозного эффекта внутри достаточно узкого диапазона скоростей и необходимость в использовании конденсаторов большой емкости. Достоинство этого способа - реализация режима компенсации реактивной мощности питающей сети в процессе динамического торможения. Реверс АД осуществляют в режиме динамического торможения до нулевой скорости или, что чаще, с использованием режима противовключения.
Для управления типовыми производственными установками применяют универсальные станции и панели РКСУ, осуществляющих управление режимами пуска, торможения и реверса, а также реализующих необходимые функции блокировок и защиты АД. На рис. 6.2 приведена принципиальная электрическая схема станции ПУ-5522, осуществляющей пуск привода в выбранном ключом SA направлении, динамическое торможение АД с наложением механического тормоза при установке ключа SA в нейтральное положение (остановка АД), торможение АД противовключением с последующим разгоном в обратном направлении при переводе ключа SA из одного крайнего положения в противоположное положение.
Рис. 6.2. Принципиальная электрическая схема станции ПУ-5522
управления короткозамкнутым АД
В нейтральном положении ключа SA при поданном питании на силовую схему и схему управления срабатывает реле KТ1 и KSV, катушки реле KB и всех контакторов обесточены.
Конечные выключатели SQ1, SQ2 ограничивают ход механизма в крайних положениях. При повороте ключа SA в любое из положений 1 или 2 срабатывает один из контакторов KM2 или KM3 и затем контактор KM1. Запитываются катушки реле KТ2 и контактора электромагнитного тормоза KM5. АД разгоняется до номинальной скорости. При переводе ключа SA в нейтральное положение контакторы контакторов KM1, KM2 и KM3 переходят в обесточенное состояние и запитывается катушка контактора динамического торможения KM4. При этом срабатывает реле блокировки динамического торможения KB.
Блокировочное реле KB обеспечивает прерывание динамического торможения и повторное подключение АД к сети, если ключом SA выбрано одно из крайних положений 1 или 2. Это реле должно надежно втягиваться, запитываясь через последовательно включенную катушку контактора KM2 или KM3. Выдержка времени этого реле при отпадании должна быть на 20-30% больше времени включения контактора KM2 и KM3 (0,2-0,3 с).
Сопротивление резистора динамического торможения R выбирается из условия ограничения тока динамического торможения на уровне 3-4-кратного значения номинального тока.
При переводе ключа SA из одного крайнего положения в другое АД тормозится в режиме противовключения и разгоняется в обратном направлении.
Защиту АД от перегрузки выполняют максимально-токовые реле KА1 и KА2. В цепях питания катушек контакторов KM2, KM3 и KM4 включены блок-контакты, исключающие возможность одновременного включения любых 2-х из них. На рис. 6.3 приведены механические характеристики АД, соответствующие реализуемым пуско-тормозным режимам. Момент статической нагрузки на валу АД принят реактивным.
Рис. 6.3. Механические характеристики короткозамкнутого АД в пуско-тормозных режимах
Пуск АД производится из неподвижного состояния (начала координат) по характеристике 1 (см. направления стрелок) до точки А установившегося состояния. Торможение АД осуществляется в режиме динамического торможения из установившегося состояния (точка А) по характеристике 2 до неподвижного состояния (начало координат). Реверс АД происходит в режиме противовключения из установившегося состояния (точка А) по характеристике 3 с разгоном в обратном направлении до нового установившегося состояния (точка A).
РКСУ асинхронным двигателем
с фазным ротором
АД с фазным ротором в отличие от АД с короткозамкнутым ротором позволяет осуществить не только пуско-тормозные режимы, но и реализовать эффективное параметрическое регулирование скорости двигателя по цепи ротора. Применение РКСУ в этом случае позволяет достаточно просто осуществлять многоступенчатые пуск, торможение и реверс и, тем самым, эффективнее использовать возможности разомкнутого управления производственными установками. Многоступенчатые пуско-тормозные режимы АД с фазным ротором реализуют, как правило, в функции времени, иногда - в функции электромагнитного момента, тока статора или ротора. Параметрическое регулирование скорости АД с фазным ротором основано на введении добавочных сопротивлений в фазы ротора. Необходимо отметить, что такой способ регулирования имеет существенный недостаток - большие потери энергии, выделяемой в виде тепла при протекании тока в роторной цепи. На рис. 6.4. приведена прощенная силовая схема общепромышленной панели управления АД с фазным ротором типа ПУ-6520. Рис. 6.4. Упрощенная принципиальная электрическая схема силовой части панели управления ПУ-6520 На рис. 6.5 приведено семейство механических характеристик, реализующих пуско-тормозные режимы в функции времени.
Рис. 6.5. Семейство механических характеристик АД с фазным ротором в пуско-тормозных режимах
Пуск АД производится в 3 ступени: вначале контактором KM6 отключается ступень противовключения (закорачиваются резисторы R1) и пуск происходит по искусственной характеристике 1. Затем с выдержками времени T1 и T2 происходит последовательное срабатывание контакторов KM7, KM8. Пуск происходит по искусственной характеристике 2, затем по естественной характеристике 3 до точки А установившегося состояния. Выдержки времени формируются с помощью реле ускорения и могут вручную подстраиваться на стадии наладки СУ ЭП. Применение семипозиционного командоконтроллера позволяет осуществлять разгон не только до номинальной скорости АД, но и до 2-х промежуточных скоростей.
Динамическое торможение реализуется также в функции времени в 3 ступени (см. характеристики 5, 6 и 7 на рис. 6.5) при подключении контактором KM4 2-х фаз статора к цепи постоянного тока.
Реверс АД производится торможением двигателя в режиме противовключения (см. характеристику 9) при полностью введенных сопротивлениях в цепи ротора. При скорости АД, близкой к нулевому значению ступень противовключения отключается (закорачиваются резисторы R1) и происходит пуск двигателя в обратном направлении (см. характеристики 9, 10 и 11).
В крановых электроприводах подъема применяют более сложные принципы и панели РКСУ, такие как ТСД-60. При этом для получения жестких механических характеристик АД в зоне малых скоростей подъема реализуют тиристорное широтно-импульсное регулирование [2].
РКСУ двигателем постоянного тока
Пуско-тормозные режимы РКСУ двигателем постоянного тока (ДПТ) реализуют с применение параметрического регулирования скорости в функции э.д.с., тока якоря или времени [2]. Прямой пуск ДПТ применяют только для машин малой мощности (десятки-сотни ватт).
На рис. 6.6. приведена схема автоматического пуска ДПТ с независимым возбуждением в функции тока якоря.
Рис. 6.6. Схема автоматического пуска ДПТ в функции тока якоря.
Последовательно с якорем ДПТ включена обмотка токового реле KA (на схеме не показана), нормально замкнутые контакты которого обеспечивают автоматический пуск ДПТ в функции тока якоря.
При нажатии кнопки SB1 срабатывает линейный контактор K и подает питание на якорь двигателя. При этом контактор K1 не успевает срабатывать, т. к. инерционность токового реле KA значительно меньше, чем у контактора. Пуск двигателя осуществляется по самой мягкой искусственной характеристике 1 (рис. 6.7). Рис. 6.7. Механические и переходные характеристики ДПТ
в режиме пуска в функции тока якоря
При снижении тока якоря до заданного уровня (см. рис. 6.7) токовое реле отпускает и его контакты приводят к срабатыванию реле K1. В результате секция R1 пускового реостата шунтируется, что приводит к броску тока и повторному срабатыванию токового реле. Процесс пуска происходит по характеристике 2. В итоге процесс пуска ДПТ происходит в 4 ступени до точки А установившегося режима.
Управление тормозными режимами ДПТ, как правило, осуществляется по принципу э.д.с. (в функции э.д.с. двигателя). Для режима противовключения обычно используется одна ступень реостата. При этом на реле напряжения, включенное параллельно якорной цепи, подается напряжение, определяемое суммой э.д.с. и падения напряжения на ступени реостата.
РКСУ тяговыми двигателями электротранспорта (трамваев, троллейбусов, электровозов) базируются на применении ДПТ с последовательным и смешанным возбуждением. При этом торможение ДПТ осуществляют преимущественно в режиме рекуперации энергии в сеть.
1
Документ
Категория
Разное
Просмотров
129
Размер файла
312 Кб
Теги
билет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа