Файл: Моделирование электромеханических систем.pdf

Цепь якоря машины представлена последовательно включенными элементами: Ra - активное сопротивление якорной цепи, La - индуктивность якорной цепи и E_FCEM - ЭДС обмотки якоря (управляемый источник напряжения).

Параметры:

Universal bridge (Универсальный мост)

Описание:

Моделирует универсальный мост. Модель позволяет выбирать количество плеч моста (от 1 до 3), вид полупроводниковых приборов (диоды, тиристоры, идеальные ключи, а также полностью управляемые тиристоры, IGBT и MOSFET транзисторы, шунтированные обратными диодами). В модели можно также выбрать вид зажимов A, B и C (входные или выходные). В

46

All voltages and currents - все напряжения и токи моста.

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

Usw1, Usw2, Usw3, Usw4, Usw5, Usw6 -

напряжения ключей,

Isw1, Isw2, Isw3, Isw4, Isw5, Isw6 - токи ключей,

Uab, Ubc, Uca, Udc - напряжения на зажимах моста.

Кроме приведенных выше параметров, в окне диалога задаются параметры и для выбранных полупроводниковых приборов.

Исследование машины постоянного тока независимого возбуждения

Под механической характеристикой электрической машины принято понимать зависимость его скорости вращения от момента нагрузки f (M ).

Рис. 22 Механические характеристики МПТ с НВ при различных сопротивлениях в якорной цепи, различных потоках и при различных напряжениях на якоре.

Вид этих характеристик определяет и область их использования при регулировании скорости вращения машин постоянного тока: в области скоростей¸ меньших номинальной используется регулирование напряжения на якоре¸ а в области больших – уменьшение магнитного потока машины.

48

Практические задания:

Задание 1

Собрать модель электропривода с независимым возбуждением. Исследовать его работу в режиме пуска при различных параметрах питания обмоток якоря и возбуждения.

Показания:

скорость, ток якоря, ток возбуждения и электромагнитный момент (на разных полях одного осциллографа)

диаграмму электромагнитного момента от скорости

Исходные данные для модели:

Должно получиться 4-е эксперимента.

49

Рис. 23 Модель электропривода постоянного тока с независимым возбуждением

Контрольные вопросы:

1.Опишите модель электропривода, изученную в работе, способ управления электроприводом.

2.Нарисуйте принципиальные электрические схемы преобразователей, используемых в работе.

3.Назовите способы регулирования скорости в машинах постоянного тока. Какой способ используется в данной работе?

4.Что изменится в модели, если возбуждение будет последовательным? Как изменятся характеристики?

5.Что произойдёт, если запустить электропривод постоянного тока с независимым возбуждением и с последовательным возбуждением на холостом ходу (без нагрузки)?

50

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОД. АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ

РОТОРОМ.

Цель работы:

Синтез и анализ модели асинхронного электропривода с короткозамкнутым ротором.

Общее описание асинхронной машины

Асинхронной машиной называется электромеханический преобразователь¸ в котором возникновение момента на валу ротора возможно лишь при различных скоростях вращения магнитного поля и ротора. Трехфазные асинхронные машины с короткозамкнутым ротором благодаря своей технологичности¸ надежности¸ низкой стоимости и большому сроку службы составляют основную долю мирового парка электрических машин. Основными элементами конструкции асинхронной машины являются статор и ротор.

Рис. 24 Механические характеристика асинхронного привода

Вкачестве рабочих характеристик приняты зависимости:

скорости вращения ротора n = f(P2);

вращающего момента на валу машины М2 = f(P2);

тока статора I1 = f(P2);

коэффициент полезного действия cos 1 = f(P2).

51

Эти характеристики позволяют находить все основные величины¸ которые определяют режимы работы двигателя при различных нагрузках. Их можно получить либо по схеме замещения, либо экспериментально.

Рис. 25 Рабочие характеристики асинхронного привода

Регулирование частоты вращения

Современный электропривод развивается в направлении расширения применения регулируемых и автоматизированных приводов, с помощью которых решаются новые технологические задачи, повышается точность обработки изделий, увеличивается производительность оборудования. Асинхронные двигатели составляют более 50% по мощности и более 80% по количеству используемых двигателей в мире и их доля в новых разработках постоянно увеличивается.

Рис. 26 Регулирование скорости в асинхронном приводе

Наиболее совершенным способом управления асинхронными двигателями является частотное управление. Оно осуществляется с помощью электронных преобразователей частоты (ПЧ). Вход ПЧ подключается к однофазной или трехфазной сети переменного тока, а на его выходе

52

формируется система трехфазных переменных напряжений или токов, амплитуда и частота которых задается соответствующими сигналами управления. Коэффициент полезного действия современных ПЧ составляет от 0,8 до 0,95. Они изготавливаются на мощности двигателей от десятков ватт до сотен киловатт. Регулирование выходной частоты происходит плавно в диапазоне до 1:100, а при установке соответствующих датчиков и до нескольких тысяч. Механические характеристики при частотном управлении при снижении частоты смещаются параллельно, заполняя непрерывно всю область между номинальной и минимальной частотой.

Такое же смещение, но дискретно можно получить путем применения специальных многоскоростных двигателей, у которых можно переключать обмотки статора, изменяя число пар полюсов p. При этом синхронная скорость вращения изменяется обратно пропорционально p. Этот способ является наиболее простым и доступным, но обладает очень ограниченными возможностями.

Управлять частотой вращения можно также изменяя напряжение питания. При этом максимальный момент уменьшается пропорционально квадрату напряжения, а критическое скольжение остается постоянным. Этот способ имеет очень низкий КПД. Кроме того, при снижении напряжения питания резко снижается перегрузочная способность двигателя. Поэтому его можно использовать только в замкнутых системах управления для машин малой мощности. Однако с широким распространением электронных преобразователей частоты этот способ утратил свое значение и в настоящее время практически не применяется.

Последним способом управления асинхронными двигателями является способ изменения сопротивления цепи ротора. Этот способ может использоваться только в двигателях с фазным ротором, но для машин этого типа он является основным. Достоинством способа является простота и возможность регулирования скорости в пределах. 1:10 с сохранением перегрузочной способности двигателя. При изменении добавочного сопротивления максимальный момент остается постоянным, а изменяется критическое скольжение вплоть до 1,0. Недостатками его являются большие потери в добавочном сопротивлении, мягкие искусственные механические характеристики и относительно небольшой диапазон регулирования.

53