Статические и динамические характеристики электропривода

Рисунок 34 – Система УП-Д с жесткой отрицательной обратной связью по скорости двигателяРисунок 35 – Система УП-Д с жесткой положительной обратной связью по току якоря двигателяРисунок 37 – Система УП-Д с жесткой задержанной отрицательной обратной связью по току якоря двигателяКоэффициент усиления преобразователя принять равным , а его внутреннее сопротивление - Коэффициент обратной связи принят равным . Максимальное значение скорости двигателя в системе электропривода с обратной связью и без нее принимаем равным номинальной скорости, то есть . Возможные пределы статического момента составляют . Диапазон регулирования скорости двигателя в системе электропривода с обратной связью при заданном значении должен составлять где – скорость двигателя в системе электропривода с обратной связью при заданном значении статического момента на такой характеристике двигателя, для которой момент короткого замыкания равен .Определим коэффициент усиления , необходимый для обеспечения заданного значения Д, и при этом рассчитаем диапазон регулирования скорости двигателя в системе электропривода без обратной связи при заданном значении :где – скорость двигателя в системе электропривода без обратной связи при заданном значении статического момента на такой характеристике двигателя, для которой момент короткого замыкания равен . Вычислим также значения задающего напряжения , , , , соответствующие скоростям , , в системе электропривода с обратной связью и без нее.На рисунке 38 представлены механические характеристики двигателя, соответствующие : 1 – естественная; 2 – в системе электропривода без обратной связи; 3 – в системе электропривода с обратной связью и соответствующие и ; 2’ –в системе электропривода без обратной связи и 3’ – в системе электропривода с обратной связью.В системе электропривода с жесткой отрицательной обратной связью по скорости двигателя:В системе электропривода с жесткой положительной обратной связью по току якоря двигателя:В системе электропривода без обратной связи Рисунок 38 – Механические характеристики двигателя10.2Расчет системы электропривода с жесткой задержанной отрицательной обратной связью по току якоря двигателяНа рисунке 39 приведена электромеханическая характеристика двигателя в системе электропривода с «отсечкой» по току якоря.Принимая рассчитанное выше значение коэффициента усиления и считая, что при заданном значении статического момента скорость двигателя , а ток упора , определим задающее напряжение , ток отсечки и напряжение сравнения :Рисунок 39 – Механические характеристики в системе УП-Д с «отсечкой» по току якоря11 Моделирование различных режимов работы АД11.1 Расчет параметров модели АДДля выполнения модельных исследований режимов пуска и работы в установившемся режиме необходимо по паспортным данным двигателя произвести расчет параметров, используемых математической моделью, выполненной в среде Simulink.Рассчитаем по паспортным данным параметры обмоток статора и ротора для принятого двигателя.Электрическая скорость вращения поля статора:(126)где – частота напряжения питающей сети.Индуктивность рассеяния обмотки статора:Индуктивность рассеяния обмотки ротора:Взаимная индуктивность обмоток статора и ротора:Паспортные и рассчитанные данные укажем в параметрах модели асинхронного двигателя (cм. рисунок 40).Рисунок 40 – Параметры модели асинхронного двигателя11.2 Моделирование пуска АД от сетиМоделирование пуска двигателя от сети произведем по схеме, представленной на рисунке 41.Рисунок 41 – Модель пуска двигателя от сетиНеотъемлемой частью модели является блок настроек powergui (из библиотеки Simulink).Питание двигателя осуществляется от источникаThree-PhaseSource. Его параметры:Линейное напряжение: 380 В.Частота питающей сети: Гц;Наброс нагрузки осуществляется через 1 секунду после запуска. Ее величина:Результат моделирования (механическая характеристика) приведен на рисунке 42.Рисунок 42 – Механическая характеристика модели двигателяКГЕ 2412-6ТР1 в процессе пуска от сетиРисунок 43 – Кривые момента и скорости от времени в процессе пуска от сетиПри пуске модели двигатель вначале развивает синхронную скорость, после наброса нагрузки скорость двигателя уменьшается до статической скорости.11.3 Определение параметров модели, описывающей режимы включения двигателяДля моделирования работы двигателя от сети переменного тока необходимо на вход модели двигателя подать сигналы, имитирующие трехфазную сеть. При этом необходимо определить параметры, характеризующие её: (рад), рад, рад.(131)(132)(133)(134)Модель и результаты моделирование представлены, на рисунках 44 –47.Рисунок 44 – Модель пуска двигателя от сети с управляемыми источникамиРисунок 45 – Составляющие блока управления источникамиРисунок 46 – Механическая характеристика модели двигателя КГЕ 2412-6ТР1 в процессе пуска от сети с управляемым источникомРисунок 47 –Кривые момента и скорости от времени в процессе пуска от сети с управляемым источником11.4 Тормозные режимы АД11.4.1 ЭДТ АДСхема электродинамического торможения АД изображена на рисунке 48.Рисунок 48 – Схема ЭДТ АДПараметры АД представлены на рисунках 49 – 51. Механическая характеристика изображена на рисунке 52.Рисунок 49 – Скорость АД при ЭДТРисунок 50 – Момент АД при ЭДТРисунок 51 – Ток ротора АД при ЭДТРисунок 52 – Механическая характеристика АД при ЭДТ11.4.2 Противовключение АДСхема противовключения АД представлена на рисунке 53.Рисунок 53 – Противовключение АДПараметры АД при противовключении показаны на рисунках 54 – 56, механическая характеристика на рисунке 57.Рисунок 54 – Скорость АД при противовключенииРисунок 55– Момент АД при противовключенииРисунок 56 – Ток ротора при противовключенииРисунок 57 – Механическая характеристика при противовключении АД11.4.3 Рекуперация АДСхема рекуперации АД представлена на рисунке 58.Рисунок 58– Схема рекуперации АДПараметры АД при рекуперации показаны на рисунках 59 – 61, механическая характеристика на рисунке 62.Рисунок 59 – Скорость АД при рекуперацииРисунок 60 – Mомент АД при рекуперацииРисунок 61 – Ток ротора АД при рекуперацииРисунок 62 – Механическая характеристика АД при рекуперации11.5 Моделирование частотного пуска АД КЗР по закону Для осуществления пуска двигателя по закону U/f=const необходимо получить зависимость, представленную на рисунке 63. Здесь устанавливается зависимость амплитудного напряжения от питающего напряжения. При этом,необходимо выполнить IR-компенсацию – до значения частоты fпер напряжение должно поддерживаться постоянным на уровне.(135)После этого значения частоты напряжение будет меняться по линейному закону:Отсюда посчитаем fпер:Рисунок 63 – Зависимость U(f) для закона регулирования U/f=const с учетом IR-компенсацииПо полученной характеристике составим схему управления частотой и напряжением. Данная схема приведена на рисунке 64. График зависимости соответствует рассчитанному теоретически. Управляющие выходы напряжения и частоты являются входными для блока Subsystem, составленного в пункте 11.3. Механическая характеристика при пуске двигателя представлена на рисунке 65.Рисунок 64– Схема управления для закона U/f = constРисунок 65– Частотный пуск АД КЗР по закону U/f=constРисунок 66 –Кривые момента и скорости от времени в процессе частотного пуска АД КЗР по закону U/f=const11.6 Моделирование частотного пуска АД КЗР по закону Управления АД ФР по законуосуществляется для регулирования скорости выше синхронной скорости. При моделировании данного процесса вначале осуществим пуск двигателя с постоянной перегрузочной способностью (пункт 11.4.), а при достижении синхронной скорости (момент времениt = 0,3c, скорость ω0 = 104,72 рад/с) перейдем к регулированию по закону .Модель управления напряжением и частотой для осуществления данного регулирования представлена на рисунке 67.Рисунок 67– Схема управления для законаГрафик закона управления приведен на рисунке 68. Механическая характеристика при регулировании двигателя изображена на рисунке 69.Рисунок 68 – Зависимость U(f) для закона регулированияРисунок 69 – Механическая характеристика двигателя при регулировании по законуРисунок 70 – Кривые момента и скорости от времени в процессе частотного пуска АД КЗР по закону11.7 Моделирование частотного пуска АД КЗР по закону Пуск АД КЗР по законуиспользуется при работе на вентиляторную нагрузку. Зависимость U(f) будет описываться следующим уравнением:(138)Модель управления напряжением и частотой для осуществления данного регулирования представлена на рисунке 71 график закона управления – на рисунке 72, механическая характеристика пуска – на рисунке 73.Рисунок 71– Схема управления частотой и напряжением по законуРисунок 72 – Зависимость U(f) для закона регулированияРисунок 73 – Механическая характеристика двигателя при пуске по законуРисунок 74 – Кривые момента и скорости от времени в процессе частотного пуска АД КЗР по законуСписок источников1. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов [Текст]: учеб.для студ. высш. учеб. заведений / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова – Москва: Издательский центр «Академия», 2005. – 304с.2. Вешеневский, С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе [Текст]: справочник / С.Н. Вешеневский. – Москва: Энергия, 1977. – 432 с.