Исследование установившихся вынужденных колебаний в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов
Обоснование и применение математического обеспечения, позволяющего определить размахи отклонений тока якорной цепи электродвигателя и отклонений угловой скорости электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.04.2017 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кубанский государственный технологический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ТОКОВ
Добробаба Юрий Петрович к.т.н., профессор
Шевченко Жанна Ивановна к.т.н., доцент
Коновалов Федор Вячеславович студент
Хорцев Анатолий Леонидович студент
Краснодар, Россия
В статье получено математическое обеспечение, позволяющее определить размахи отклонений тока якорной цепи электродвигателя и отклонений угловой скорости электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов
Ключевые слова: УСТАНОВИВШИЕСЯ КОЛЕБАНИЯ, РАЗМАХ ОТКЛОНЕНИЙ, РЕЖИМ НЕПРЕРЫВНЫХ ТОКОВ
В регулируемых электроприводах постоянного тока наиболее широкое применение нашли двухтактные трехфазные мостовые тиристорные преобразователи.
Математическая модель силовой части электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения имеет вид [1, 2]:
тиристорный преобразователь непрерывный ток
(1)
|
где |
U |
напряжение, подаваемое на якорную цепь двигателя, В; |
||
|
щ |
угловая скорость электропривода, ; |
|||
|
|
ток якорной цепи электродвигателя, А; |
|||
|
|
момент сопротивления электропривода, ; |
|||
|
|
коэффициент пропорциональности между угловой скоростью электропривода и ЭДС двигателя, ; |
|||
|
|
сопротивление якорной цепи двигателя, Ом; |
|||
|
|
индуктивность якорной цепи двигателя, Гн; |
|||
|
|
коэффициент пропорциональности между током и моментом электродвигателя, ; |
|||
|
J |
момент инерции электропривода, . |
На выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя на интервале формируется напряжение:
(2)
где - время включения тиристора, с;
- время работы тиристора, с;
- угол управления, рад;
- угловая частота, .
При этом в системе электропривода в квазиустановившемся режиме развиваются вынужденные колебания. В зависимости от величины момента сопротивления электропривода в системе имеют место два режима: режим непрерывного тока и режим прерывистого тока якорной цепи электродвигателя.
Цель работы - разработка математического обеспечения и определение зависимостей размахов отклонений тока якорной цепи и отклонений угловой скорости электропривода от угла управления б в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывного тока.
Математическую модель силовой части электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем целесообразно представить в виде:
(3)
При характеристическое уравнение системы представимо в виде:
(4)
где
При характеристическое уравнение системы представимо в виде:
(5)
где
В данной работе ограничимся рассмотрением режима непрерывных токов в системах электроприводов, для которых справедливо условие:
Для координат таких электроприводов в режиме непрерывного тока якорной цепи двигателя на интервале времени справедливы зависимости:
(6)
(7)
(8)
Начальные значения угловой скорости и первой производной угловой скорости определяются по формулам:
где
На рисунках 1ч4 представлены диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при различных значениях угла управления и моменте сопротивления электропривода .
Диаграммы контролируемых координат построены для электро-привода, имеющего следующие характеристики: При этом максимальное значение напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя принято равным
При уменьшении момента сопротивления ток якорной цепи электродвигателя уменьшается, а угловая скорость электропривода увеличивается. Для каждого угла управления существует такое минимальное значение момента сопротивления при котором минимальное значение тока якорной цепи электродвигателя принимает нулевое значение. Дальнейшее уменьшение момента сопротивления электропривода приведет к переходу в режим прерывистых токов якорной цепи электродвигателя.
На рисунках 5ч8 представлены диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при различных значениях угла управления и минимальных значениях момента сопротивления электропривода
Рисунок 1 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 2 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 3 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 4 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 5 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 6 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 7 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 8 Диаграммы напряжения сети , напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя , тока якорной цепи , угловой скорости электропривода , первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Как следует из диаграмм рассматриваемого электропривода, представленных на рисунках 4 и 8, при угле управления угловая скорость электропривода принимает отрицательные значения.
Для рассматриваемого электропривода по полученным в результате проведенных исследований значениям минимального момента сопротивления электропривода при различных углах управления на рисунке 9 приведена граница, разделяющая области существования режимов непрерывного и прерывистого токов якорной цепи электродвигателя.
На рисунке 10 приведены: зависимость размаха отклонений тока якорной цепи электродвигателя от угла управления ; зависимость размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления . Следует отметить, что размах отклонений тока якорной цепи электродвигателя и размах отклонений угловой скорости электропривода практически не изменяются при варьировании момента сопротивления электропривода.
Проведены дополнительные исследования установившихся вынужденных колебаний в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем с целью определения границы области непрерывных токов якорной цепи двигателя, при которой угловая скорость электропривода имеет только положительное значение. Для рассматриваемого электропривода такая граница изображена пунктирной линией на рисунке 9.
Рисунок 9 Области существования различных режимов работы электропривода с тиристорным преобразователем: а) режим непрерывных токов; б) режим прерывистых токов
Рисунок 10 Зависимости размаха отклонения тока якорной цепи электродвигателя и размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления б в режиме непрерывных токов
Выводы
Разработано математическое обеспечение для определения размаха отклонений тока якорной цепи и размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления в электроприводах постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов.
Полученное математическое обеспечение позволяет определить величины размахов отклонений тока якорной цепи и отклонений угловой скорости электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов от угла управления в электроприводах на стадии проектирования. Если размах отклонений тока якорной цепи электродвигателя или размах отклонений угловой скорости электропривода не удовлетворят требованиям, предъявляемым технологическим процессом, то необходимо разработать соответствующие мероприятия на стадии проектирования.
Список литературы
Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979. 616 с.
Добробаба Ю.П. Электрический привод. учеб. пособие /Кубан. гос. технол. ун-т. Краснодар: Изд-во ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2013. 303 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Питание двигателя при регулировании скорости изменением величины напряжения от отдельного регулируемого источника постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока. Структурная схема тиристорного преобразователя.
курсовая работа [509,4 K], добавлен 01.02.2015Разработка асинхронного электропривода с тиристорным преобразователем частоты с промежуточным звеном постоянного тока для конденсатного насоса и электроснабжение промышленных предприятий. Выбор электродвигателя, его проверка на перегрузочную способность.
курсовая работа [697,1 K], добавлен 05.02.2013Расчет линейных электрических цепей постоянного тока, определение токов во всех ветвях методов контурных токов, наложения, свертывания. Нелинейные электрические цепи постоянного тока. Анализ электрического состояния линейных цепей переменного тока.
курсовая работа [351,4 K], добавлен 10.05.2013Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.
лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014Основные методы расчета сложной цепи постоянного тока. Составление уравнений для контуров по второму закону Кирхгофа, определение значений контурных токов. Использование метода эквивалентного генератора для определения тока, проходящего через резистор.
контрольная работа [364,0 K], добавлен 09.10.2011Номинальная мощность и скорость. Индуктивность якорной обмотки, момент инерции. Электромагнитная постоянная времени. Модель двигателя постоянного тока. Блок Step и усилители gain, их главное назначение. График скорости, напряжения, тока и момента.
лабораторная работа [456,6 K], добавлен 18.06.2015Анализ электрических цепей постоянного тока. Расчёт токов с помощью законов Кирхгофа. Расчёт токов методом контурных токов. Расчёт токов методом узлового напряжения. Исходная таблица расчётов токов. Потенциальная диаграмма для контура с двумя ЭДС.
курсовая работа [382,3 K], добавлен 02.10.2008Основные понятия, определения и законы в электротехнике. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока с использованием законов Ома и Кирхгофа. Сущность методов контурных токов, узловых потенциалов и эквивалентного генератора, их применение.
реферат [66,6 K], добавлен 27.03.2009Практические рекомендации по расчету сложных электрических цепей постоянного тока методами наложения токов и контурных токов. Особенности составления баланса мощностей для электрической схемы. Методика расчета реальных токов в ветвях электрической цепи.
лабораторная работа [27,5 K], добавлен 12.01.2010Расчет значений тока во всех ветвях сложной цепи постоянного тока при помощи непосредственного применения законов Кирхгофа и метода контурных токов. Составление баланса мощности. Моделирование заданной электрической цепи с помощью Electronics Workbench.
контрольная работа [32,6 K], добавлен 27.04.2013Порядок расчета цепи постоянного тока. Расчет токов в ветвях с использованием законов Кирхгофа, методов контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора. Составление баланса мощностей и потенциальной диаграммы, схемы преобразования.
курсовая работа [114,7 K], добавлен 17.10.2009Свойства резистора. Расчет резистивной цепи постоянного тока методом эквивалентного генератора. Изучение методов уравнений Кирхгофа, контурных токов, узловых потенциалов, наложения и двух узлов. Расчет тока в электрических цепях и баланса мощностей.
контрольная работа [443,9 K], добавлен 07.04.2015Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа.
реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним или несколькими источниками энергии и разветвленной цепи синусоидального переменного тока. Построение векторной диаграммы по значениям токов и напряжений. Расчет трехфазной цепи переменного тока.
контрольная работа [287,5 K], добавлен 14.11.2010Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.
контрольная работа [167,2 K], добавлен 29.02.2012Составление электрической схемы для цепи постоянного тока, заданной в виде графа. Замена источников тока эквивалентными источниками ЭДС. Уравнения узловых потенциалов. Законы Кирхгофа. Построение векторно-топографической диаграммы токов и напряжений.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 31.08.2012Изучение принципа работы электропривода постоянного тока и общие требования к функционированию контроллера. Разработка микропроцессорной системы управления электродвигателем постоянного тока, обеспечивающей контроль за скоростью вращения вала двигателя.
курсовая работа [193,7 K], добавлен 14.01.2011Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015
