Kurs predavanja o automatizovanom elektro pogonu. Asinhroni elektromotor promjenjive frekvencije - tok nastave

transkript

1 A.V. Romanov ELEKTRIČNI POGON Kurs predavanja Voronjež 006 0

2 Voronješki državni tehnički univerzitet A.V. Romanov ELEKTRIČNI POGON Odobren od strane Uredničkog i izdavačkog saveta Univerziteta kao udžbenik Voronjež 006 1

3 UDK 6-83(075.8) Romanov A.V. Električni pogon: Tok predavanja. Voronjež: Voronjež. stanje tech. un-t, s. Tok predavanja se bavi pitanjima konstrukcije elektromotornih pogona jednosmerne i naizmenične struje, analizom elektromehaničkih i mehaničkih karakteristika električnih mašina, principima upravljanja u elektromotornom pogonu. Publikacija je usklađena sa zahtjevima Državnog obrazovnog standarda visokog stručnog obrazovanja na smjeru "Elektrotehnika, elektromehanika i elektrotehnologija". Kurs predavanja je namenjen studentima druge godine specijalnosti "Elektropogon i automatizacija industrijskih instalacija i tehnoloških kompleksa" redovnog obrazovanja na bazi srednjeg stručnog obrazovanja. Publikacija je namijenjena studentima tehničkih specijalnosti, diplomiranim studentima i stručnjacima koji se bave razvojem elektromotornih pogona. Tab. 3. Ill. 7. Bibliografija: 6 naslova. Naučni urednik tech. nauka, prof. Yu.M. Frolov Recenzenti: Katedra za automatizaciju tehnoloških procesa, Voronješki državni univerzitet za arhitekturu i građevinarstvo (šef katedre, doktor tehničkih nauka, prof. VD Volkov); Dr. tech. nauka, prof. A.I. Shiyanov Romanov A.V., 006 Dizajn. GOUVPO "Voroneški državni tehnički univerzitet", 006

4 UVOD Električni pogon (ED) igra važnu ulogu u realizaciji zadataka povećanja produktivnosti rada u različitim sektorima nacionalne privrede, automatizaciji i složenoj mehanizaciji proizvodnih procesa. Oko 70% proizvedene električne energije pretvara se u mehaničku energiju pomoću elektromotora (EM), koji pokreću različite mašine i mehanizme. Moderni električni pogon odlikuje se širokim spektrom upravljačkih sredstava koja se koriste od konvencionalne opreme za prebacivanje do računara, velikim rasponom snage motora, rasponom kontrole brzine do 10.000: 1 ili više, te upotrebom i niske brzine i ultra-brzi električni motori. Električni pogon je jedinstven elektromehanički sistem čiji se električni dio sastoji od elektromotora, pretvarača, upravljačkih i informacionih uređaja, a mehanički dio uključuje sve pripadajuće pokretne mase pogona i mehanizma. Široko uvođenje elektromotornih pogona u sve industrije i sve veći zahtjevi za statičkim i dinamičkim karakteristikama elektromotornih pogona postavljaju sve veće zahtjeve za stručno usavršavanje stručnjaka iz oblasti elektromotornog pogona. Treba napomenuti da s obzirom na to da se redovnim studentima na bazi srednje stručne spreme nastavnim planom i programom daje minimalan broj studijskih sati za savladavanje specijalnosti, napredak u stručnom znanju u velikoj mjeri zavisi od samostalnog rada studenata. Konkretno, na kraju ovog izdanja nalazi se bibliografski spisak naučne i tehničke literature preporučene za proučavanje uz predložene beleške sa predavanja. Osim toga, pored toka predavanja, puštena je i laboratorijska radionica o elektromotoru koja se bavi pitanjima eksperimentalnih istraživanja 3

5 elektro pogona jednosmerne i naizmenične struje. Za uspješnije savladavanje discipline, studentima se savjetuje da unaprijed prouče tekstove predavanja i sadržaj laboratorijskog rada. Državni obrazovni standard visokog stručnog obrazovanja Ruske Federacije reguliše sljedeće obavezne teme za kurs obuke u disciplini "Električni pogon". IZVOD iz Državnog obrazovnog standarda visokog stručnog obrazovanja državnih uslova za minimalni sadržaj i nivo osposobljenosti ovlašćenog inženjera na smeru „Elektrotehnika, elektromehanika i elektrotehnologija“, uža specijalnost „Elektropogon i automatizacija industrijskih instalacija i tehnološke Kompleksi" OPD.F. 09. "Električni pogon" Električni pogon kao sistem; blok dijagram električnog pogona; mehanički dio energetskog kanala električnog pogona; fizički procesi u električnim pogonima sa DC mašinama, asinhronim i sinhronim mašinama; električni dio energetskog kanala električnog pogona; principi upravljanja u elektro pogonu; elementarna baza informacionog kanala; sinteza struktura i parametara informacijskog kanala; dizajnerski elementi elektromotornog pogona. Materijal ovog kursa predavanja je u potpunosti usklađen sa ovom temom. 4

6 PREDAVANJE 1 ISTORIJAT RAZVOJA ELEKTROPOGONA KAO GRANE NAUKE I TEHNOLOGIJE Pitanja koja se obrađuju u predavanju. 1. Kratka istorijska pozadina razvoja AC i DC električnih pogona Radovi domaćih i stranih naučnika. 3. Uloga električnog pogona u nacionalnoj ekonomiji. 4. Struktura i glavni elementi savremenog automatizovanog elektromotornog pogona. Električni pogon je relativno mlada grana nauke i tehnologije, sa nešto više od jednog veka od praktične primene. Za nastanak EP-a zaslužan je rad mnogih domaćih i stranih naučnika u oblasti elektrotehnike. Ova sjajna serija uključuje imena tako istaknutih naučnika kao što su Danac H. Erested, koji je pokazao mogućnost interakcije između magnetnog polja i provodnika sa strujom (180), Francuz A. Ampere, koji je ovu interakciju matematički formalizovao u istom 180, Englez M. Faraday, izgradio je 181. eksperimentalnu instalaciju koja je dokazala mogućnost izgradnje elektromotora. Riječ je o domaćim akademicima B.S. Jacobi i E.H. Lenz, koji je prvi uspio stvoriti elektromotor jednosmjerne struje 1834. godine. Rad B.S. Jacobi je na stvaranju motora stekao široku svjetsku slavu, a mnoga kasnija djela u ovoj oblasti bila su varijacija ili razvoj njegovih ideja, na primjer, 1837. godine Amerikanac Davenport je napravio svoj električni motor sa jednostavnijim komutatorom. Godine 1838. B.S. Jacobi je poboljšao dizajn ED, uvodeći u njega gotovo sve elemente moderne električne mašine. Ovaj elektromotor, snage 1 KS, služio je za pogon čamca, koji se, sa 1 putnikom, kretao brzinom do 5 km/h protiv struje He-5.

7 ti. Stoga se 1838. smatra godinom rođenja električnog pogona. Već na ovom prvom, još nesavršenom modelu elektromotora, otkrivene su njegove vrlo značajne prednosti u odnosu na parne mehanizme koji su tada prevladavali - nepostojanje parnog kotla, zaliha goriva i vode, tj. znatno bolji pokazatelji težine i veličine. Međutim, nesavršenost prvog ED-a, i što je najvažnije, neekonomičan izvor električne energije galvanske baterije, koji je razvio Italijan L. Galvani (), bili su razlog da rad B.S. Jacobi i njegovi sljedbenici nisu odmah dobili praktičnu primjenu. Bio je potreban jednostavan, pouzdan i ekonomičan izvor električne energije. I izlaz je pronađen. Davne 1833. godine akademik E.Kh. Lenz je otkrio princip reverzibilnosti električnih mašina, koji je kasnije kombinovao razvoj motora i generatora. A 1870. godine zaposlenik francuske kompanije "Alliance" Z. Gramm stvorio je industrijski tip DC električnog generatora, koji je dao novi poticaj razvoju električnog pogona i njegovom uvođenju u industriju. Evo nekoliko primjera. Naš sunarodnik inženjer elektrotehnike V.N. Čikoljev () stvara 1879. EP za lučne lampe, električne pogone za šivaću mašinu (188) i ventilator (1886), koji su nagrađeni zlatnim medaljama na sveruskim izložbama. U mornarici je uvedena električna struja jednosmjerne struje: dizalica za municiju na bojnom brodu "Sisoi Veliki" (), prvi kormilarski uređaj na bojnom brodu "1 apostol" (199). Godine 1895. A.V. Šubin je razvio sistem "injektor-motor" za upravljanje, koji je kasnije ugrađen na bojne brodove "Princ Suvorov", "Slava" i dr. značajan broj DC motora. 6

8 Postoje slučajevi upotrebe električnog pogona u gradskom saobraćaju, tramvajskim linijama u gradovima Kijevu, Kazanju i Nižnjem Novgorodu (189) i nešto kasnije u Moskvi (1903) i Sankt Peterburgu (1907). Međutim, prijavljeni uspjesi su skromni. Godine 1890. električni pogon je činio samo 5% ukupne snage korištenih mehanizama. Nastalo praktično iskustvo zahtijevalo je analizu, sistematizaciju i izradu teorijskog okvira za naknadno praćenje razvoja EP. Ogromnu ulogu ovdje je odigrao naučni rad našeg sunarodnika, najvećeg inženjera elektrotehnike D.A. Lachinov (), objavljen 1880. u časopisu "Električnost" pod naslovom "Elektromehanički rad", koji je postavio prve temelje nauke o električnom pogonu. DA. Lačinov je ubedljivo dokazao prednosti električne distribucije mehaničke energije, prvi put dao izraz za mehaničke karakteristike jednosmernog motora sa serijskom pobudom, dao klasifikaciju električnih mašina prema načinu pobude i razmotrio uslove za napajanje motora iz generatora. Stoga se 1880. godina, godina objavljivanja naučnog rada "Elektromehanički rad", smatra godinom rođenja nauke o električnom pogonu. Uz DC električni pogon, uđite u život i AC pogon. Godine 1841. Englez C. Whitson je napravio jednofazni sinhroni električni motor. Ali nije našao praktičnu primjenu zbog poteškoća prilikom lansiranja. Godine 1876. P.N. Yablochkov () je razvio nekoliko dizajna sinhronih generatora za napajanje svijeća koje je izumio, a također je izumio transformator. Sljedeći korak na putu ka AC EP bilo je otkriće 1888. godine od strane Italijana G. Ferrarisa i Jugoslovena N. Tesle fenomena rotirajućeg magnetnog polja, što je označilo početak projektovanja višefaznih elektromotora. Ferrari i Tesla 7

9, razvijeno je nekoliko modela dvofaznih AC motora. Međutim, dvofazna struja u Evropi nije u širokoj upotrebi. Razlog za to bio je razvoj ruskog inženjera elektrotehnike M.O. Dolivo-Dobrovolsky () 1889. godine za napredniji trofazni sistem naizmjenične struje. Iste 1889. godine, 8. marta, patentirao je asinhroni elektromotor sa kaveznim rotorom (AD kratki spoj), a nešto kasnije i sa faznim rotorom. Već 1891. godine, na izložbi elektrotehnike u Frankfurtu na Majni, M.O. Dolivo-Dobrovolsky je demonstrirao asinhrone elektromotore snage 0,1 kW (ventilator); 1,5 kW (DC generator) i 75 kW (pumpa). Dolivo-Dobrovolsky je također razvio 3-fazni sinhroni generator i 3-fazni transformator, čiji dizajn ostaje praktički nepromijenjen u naše vrijeme. Marcel Despres je 1881. godine potkrijepio mogućnost prijenosa električne energije na daljinu, a 188. godine izgrađen je prvi dalekovod dužine 57 km i snage 3 kW. Kao rezultat navedenih radova otklonjene su posljednje temeljne tehničke prepreke širenju prijenosa električne energije i stvoren je najpouzdaniji, najjednostavniji i najjeftiniji elektromotor, koji trenutno uživa izuzetnu distribuciju. Više od 50% sve električne energije pretvara se u mehaničku snagu pomoću najmasovnijeg električnog pogona zasnovanog na kratkom spoju AD. Prvi 3-fazni AC EP u Rusiji instalirani su 1893. godine u Šepetovki i u fabrici Kolomensky, gdje je do 1895. godine instalirano 09 elektromotora ukupne snage 1507 kW. Pa ipak, tempo uvođenja električnog pogona u industriju ostao je nizak zbog zaostalosti Rusije u oblasti proizvodnje električne energije 8

10 (.5% svjetske proizvodnje) i proizvodnje električne energije (15. mjesto u svijetu) čak i za vrijeme procvata carske Rusije (1913). Nakon pobjede Velike Oktobarske revolucije 190. godine, postavlja se pitanje radikalne reorganizacije cjelokupne nacionalne privrede. Razvijen je plan GOELRO (državni plan za elektrifikaciju Rusije) koji predviđa stvaranje 30 termo i hidroelektrana ukupnog kapaciteta od 1 milion 750 hiljada kW (do 1935. pušteno je u rad oko 4,5 miliona kW). Radeći na GOELRO planu, V.I. Lenjin je napomenuo da "električni pogon najpouzdanije osigurava svaku brzinu i automatsko povezivanje operacija u najopsežnijem polju rada." Zašto se toliko pažnje poklanjalo električnom pogonu i elektrifikaciji? Očigledno je da je električni pogon energetska osnova za obavljanje mehaničkih poslova i automatizaciju proizvodnih procesa sa visokom efikasnošću, dok elektromotor stvara sve uslove za visokoproduktivan rad. Evo jednostavnog primjera. Poznato je da tokom radnog dana jedna osoba može proizvesti oko 1 kW / h uz pomoć mišićne energije, čija je cijena proizvodnje (uslovno) 1 kopejku. U visoko elektrificiranim industrijama instalisana snaga elektromotora po radniku iznosi 4-5 kW (ovaj pokazatelj se naziva električna snaga rada). Uz osmočasovni radni dan dobijamo potrošnju od 3-40 kW/h. To znači da radnik upravlja mehanizmima čiji je rad po smjeni ekvivalentan radu 3-40 ljudi. Još veća efikasnost EP uočena je u rudarskoj industriji. Na primjer, na hodajućem bageru tipa ESH-15/15, koji ima strelicu od 15 metara i kantu kapaciteta 15 kubnih metara, snaga jednog asinhronog motora je 8 MW. U valjaonicama 9

11 Instalisana snaga ED je veća od 60 MW, a brzina kotrljanja je 16 km/h. Zato je bilo toliko važno osigurati široko uvođenje električnog pogona u nacionalnu ekonomiju. Kvantitativno, ovo karakterizira koeficijent elektrifikacije jednak omjeru snage elektromotora i snage svih instaliranih motora, uključujući i neelektrične. Dinamika rasta koeficijenta elektrifikacije u Rusiji može se pratiti u tabeli 1.1 Vrijednost koeficijenta elektrifikacije, % godišnje, za vodeće svjetske sile. Trenutno, EP zauzima dominantnu poziciju u nacionalnoj ekonomiji i troši oko jedne trećine ukupne električne energije proizvedene u zemlji (oko 1,5 triliona kW/h). Dakle, šta je električni pogon? Prema GOST R, električni pogon je elektromehanički sistem koji se, u opštem slučaju, sastoji od interakcijskih pretvarača snage, elektromehaničkih i mehaničkih pretvarača, upravljačkih i informacionih uređaja i uređaja za interfejs sa eksternim električnim, mehaničkim, kontrolnim i informacionim sistemima, dizajniranih za postavljanje u pokretu izvršni organi (IO) radna mašina 10

12 Električna mreža Pretvarač uređaj Elektromotorni uređaj Upravljački informacioni uređaj Prenosni uređaj Radna mašina Izvršno telo električni priključak mehanički priključak Ova definicija je ilustrovana na slici. Hajde da dešifrujemo komponente. Pretvarač (pretvarač električne energije) je električni uređaj koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i/ili pokazateljima kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i/ili pokazateljima kvaliteta. (Imajte na umu da se parametri mogu pretvoriti prema vrsti struje, naponu, frekvenciji, broju faza, fazi napona, prema GOST 18311). Pretvarači su klasifikovani prema struji (DC i AC), kao i tiristorski i tranzistorski pretvarači prema bazi elemenata. jedanaest

13 Elektromotorni uređaj (elektromehanički pretvarač) je električni uređaj dizajniran za pretvaranje električne energije u mehaničku ili mehaničku energiju u električnu energiju. Elektromotori koji se koriste u elektromotoru mogu biti naizmjenične i jednosmjerne struje. Po snazi ​​električne mašine se uslovno mogu podeliti na: mikromašine do 0,6 kW. mašine male snage do 100 kW. mašine srednje snage do 1000 kW. velike snage preko 1000 kW. Po brzini rotacije: mala brzina do 500 o/min. srednja brzina do 1500 o/min. velike brzine do 3000 o/min. ultra velike brzine do o/min. Prema nazivnom naponu razlikuju se niskonaponski motori (do 1000 V) i visokonaponski motori (iznad 1000 V). Kontrolni informacioni uređaj. Upravljački uređaj je dizajniran da generiše upravljačka dejstva u elektromotoru i predstavlja skup međusobno funkcionalno povezanih elektromagnetnih, elektromehaničkih, poluprovodničkih elemenata. U najjednostavnijem slučaju, kontrolni uređaj se može svesti na konvencionalni prekidač koji uključuje ED u mreži. Visokoprecizni ED sadrže mikroprocesore i računare u upravljačkom uređaju. Informacioni uređaj je namenjen za prijem, pretvaranje, skladištenje, distribuciju i izdavanje informacija o varijablama elektromotornog pogona, tehnološkom procesu i pripadajućim sistemima za upotrebu u sistemu upravljanja elektromotorom i eksternim informacionim sistemima. Prijenosni uređaj se sastoji od mehaničkog prijenosa i uređaja za povezivanje. Mehanički prijenos je mehanički pretvarač dizajniran za prijenos 1

14 chi mehaničke energije od ED do izvršnog tijela radne mašine i koordinacije vrste i brzine njihovog kretanja. Interfejs uređaj je skup električnih i mehaničkih elemenata koji osiguravaju interakciju elektromotora sa susjednim sistemima i pojedinačnim dijelovima elektromotora međusobno. Reduktori, klinasti i lančani pogoni, elektromagnetne klizne spojke itd. mogu djelovati kao prijenosni uređaji. Radna mašina je mašina koja menja oblik, svojstva, stanje i položaj predmeta rada. Izvršno tijelo radne mašine je pokretni element radne mašine koji obavlja tehnološku operaciju. Ove definicije treba dopuniti. Upravljački sistem elektromotornog pogona je skup upravljačkih i informacionih uređaja i uređaja ED interfejsa dizajniranih za upravljanje elektromehaničkom konverzijom energije kako bi se obezbedilo određeno kretanje izvršnog tela radne mašine. Upravljački sistem električnog pogona je upravljački sistem višeg nivoa izvan elektromotornog pogona koji daje informacije potrebne za funkcionisanje električnog pogona. trinaest

15 PREDAVANJE ELEKTROPOGON GLAVNI ELEMENT INTEGRISANE MEHANIZACIJE I AUTOMATIZACIJE TEHNOLOŠKIH PROCESA U MAŠINSKOJ PROIZVODNJI Pitanja koja se razmatraju na predavanju. 1. Strukturna evolucija električnih pogona Različiti tipovi elektromotornih pogona koji se koriste u industriji i poljoprivredi. 3. Glavni trendovi u razvoju električnih pogona. 4. Struktura EP sa stanovišta "Teorije električnog pogona". Tokom godina svog postojanja, električni pogon je doživio temeljne promjene. Prije svega, poboljšane su metode prijenosa mehaničke energije sa motora na radne strojeve. Na primjer, kod nas je prije početka prvog petogodišnjeg plana (198) uveden grupni elektromotor „elektromotor sa jednim elektromotorom koji obezbjeđuje kretanje izvršnih organa više radnih mašina ili više IO jedne radna mašina“ je dominirala, ali je do kraja prve petoletke (193) povučena iz industrije. Na sl..1 je prikazan funkcionalni dijagram grupnog elektromotornog pogona preduzeća. Posebnost ove šeme je u mehaničkoj raspodeli energije u celom preduzeću i, shodno tome, u mehaničkom upravljanju procesom, tj. upravljanje radom izvršnih organa radnih mašina. Na slici .. prikazan je još jedan dijagram grupnog elektromotornog pogona grupnog elektromotornog pogona radnih mašina. Za razliku od prethodne šeme, električna energija se ovdje dovodi direktno u RM, a već u njima se mehanički distribuira. Mehanička kontrola rada je očuvana. Među uobičajenim nedostacima grupnog električnog pogona su: kontrola brzine; četrnaest

16 Električna mreža U, I električna energija EM prijenosno vratilo M, ω mehanička energija RM 1 RM IO 1 IO 3 IO 1 IO 3 Sl..1. Grupni elektromotor preduzeća Elektromreža ED 1 ED RM 1 RM IO 1 IO 3 IO 1 IO 3 Slika... Grupni elektromotor radnih mašina mali opseg upravljanja; opasni uslovi rada; niske performanse. Grupni električni pogon zamijenjen je perspektivnijim i ekonomičnijim individualnim električnim pogonom, to je "EP, koji obezbjeđuje kretanje jednog izvršnog tijela radne mašine", prikazan je funkcionalni dijagram 15

17 na sl.3. U ovoj verziji električnog pogona, distribucija električne energije se odvija do radnih tijela. Također postaje moguće kontrolirati mehaničku energiju električnim putem. Osim toga, pojedinačni pogon omogućava u nekim slučajevima da se pojednostavi dizajn RM, jer ED je često konstruktivno radno tijelo (ventilator, električna bušilica, itd.). Električna mreža RM ED 1 ED ED 3 IO 1 IO IO 3 Sl.3. Individualni električni pogon Trenutno je individualni električni pogon glavni tip industrijski korištenog električnog pogona. Ali ne i jedini. U nizu proizvodnih mehanizama koristi se međusobno povezani električni pogon - to su "dva ili više međusobno međusobno električnih ili mehanički povezanih električnih pogona, tokom čijeg rada je zadati omjer njihovih brzina i (ili) opterećenja i (ili) položaja izvršni organi radnih mašina” održava se. Ovaj tip električnog pogona kombinira dvije vrste električnih pogona - višemotorni električni pogon i električno vratilo. Višemotorni električni pogon (sl..4) "električni pogon koji sadrži više elektromotora, mehanička veza između kojih se vrši preko izvršnog tijela radne mašine" . U nizu slučajeva, takav električni pogon omogućava smanjenje sila u radnom tijelu, ravnomjernije i bez izobličenja u mehanizmu te povećanje pouzdanosti i produktivnosti instalacije. šesnaest

18 Električna mreža ED 1 RM ED Sl.4. Višemotorni električni pogon Višemotorni električni pogon se koristi u rudničkim dizalicama, a posebno se prvi put koristio u Šepetovki krajem 19. stoljeća. Električno vratilo "međusobno povezani električni pogon koji obezbeđuje sinhrono kretanje dva ili više izvršnih tela radne mašine koja nemaju mehaničku vezu". Primjeri uključuju pogone brane i dugačke transportne linije. Na Sl..5 je prikazan dijagram transportera na asinhronom EM sa faznim rotorom koji objašnjava princip rada električnog vratila. Brzine rotacije ω 1 i ω, zbog električnog povezivanja rotora elektromotora, bit će iste ili sinhrone. ω 1 transportna traka ω EM 1 EM električna osovina Sl.5. Ilustracija rada električnog vratila

19 Opseg EM snage od frakcija wata do kW, opseg kontrole brzine do 10.000:1 ili više, koristeći i motore male brzine (stotine o/min) i one velike brzine (do o/min). EP je osnova za automatizaciju tehnoloških objekata u industriji, poljoprivredi i svemiru; ostvarivanje najvažnijeg zadatka našeg vremena, povećanje produktivnosti rada. Trenutno električni pogon karakterizira tendencija korištenja tehnologija za uštedu energije. Na tradicionalne sisteme koji omogućavaju vraćanje energije u mrežu (ovaj proces se naziva rekuperacija), kao što je sistem generator-motor (G-D sistem), električna kaskada (podesivi električni pogon sa IM sa faznim rotorom, u kojem energija klizanja se vraća u električnu mrežu), elektromehanička kaskada (podesivi elektromotor sa IM sa faznim rotorom, u kojem se energija klizanja pretvara u mehaničku energiju i prenosi na EM vratilo), dolazi do masovne zamjene neregulisanog elektromotora. vozi sa podesivim. Kao posljedica toga, dizajn EA postaje bez reduktora, što povećava ukupnu efikasnost pogona. Napredak u dizajnu tehnologije pretvarača, posebno kod frekventnih pretvarača, stimulira zamjenu DC motora i sinhronih EM-a sa jeftinijim i pouzdanijim asinhronim EM-ima sa kaveznim rotorom. Ako razmatramo električne pogonske sisteme sa stanovišta teorije električnog pogona, onda je to kao predmet proučavanja elektromehanički sistem, koji je skup mehaničkih i elektromehaničkih uređaja ujedinjenih zajedničkim energetskim električnim krugovima i (ili) upravljačkim krugovima, dizajniran za implementaciju mehaničkog kretanja objekta. U elektromotoru su tri dela kombinovana u jednu celinu (slika 6): mehanički deo, elektromotor i upravljački sistem. osamnaest

20 Email mrežna e-pošta motor M, ω Meh. deo Korisni mehanički rad ECS EMP RD PU IM DOS M meh do DOS ISU iz DOS Kontrolni sistem iz memorije Sl.6. Funkcionalni dijagram elektromotornog pogona sa stanovišta teorije elektromotornog pogona Mehanički dio uključuje sve pokretne elemente mehanizma rotora RD motora, PU prijenosnog uređaja, IM aktuatora, na koji je korisni mehanički moment M. meh se prenosi. Elektromotorni uređaj uključuje: elektromehanički pretvarač energije EMF, koji pretvara električnu snagu u mehaničku snagu, i rotor RD motora na koji djeluje elektromagnetski moment M motora pri frekvenciji rotacije (kutnoj brzini) ω. Upravljački sistem (CS) uključuje energetski dio ECS-a i informacioni dio IMS-a. ISU prima signale od glavnih uređaja memorijskih i povratnih senzora DOC. devetnaest

21 PREDAVANJE 3 MEHANIČKI DIO ELEKTROPOGONA Pitanja koja se razmatraju na predavanju. 1. Namjena i glavne mehaničke komponente EP Aktivni i reaktivni statički momenti. 3. Tipična opterećenja mehaničkog dijela elektromotornog pogona. Osnovna funkcija električnog pogona je pokretanje radne mašine u skladu sa zahtjevima tehnološkog režima. Ovo kretanje vrši mehanički dio elektromotornog pogona (MCH EP), koji uključuje rotor elektromotora, prijenosni uređaj i radnu mašinu (slika 3.1). Prikazano na sl. 3.1 parametri označavaju M in, M rm, M io momente na vratilu motora, radnoj mašini, izvršnom telu; ω in, ω rm, ω io ugaone brzine EM osovine, radne mašine, izvršnog tela; F io, V io sila i linearna brzina izvršnog organa. Rotor M in ω u Prenosni uređaj M rm ω rm Radna mašina M io ω io F io V io Sl.3.1. Šema mehaničkog dela elektromotornog pogona U zavisnosti od vrste prenosa i konstrukcije radne mašine, razlikuju se (slika 3.1): EP rotacionog kretanja, koji obezbeđuje, odnosno, rotaciono kretanje izvršnog tela RM; izlazni parametri moment IO mehanizam M io i ugaona frekvencija rotacije ω io; EP translacionog kretanja, koji obezbeđuje translaciono linearno kretanje IO radne mašine; izlazni parametri sila F io i linearna brzina V io.

22 Imajte na umu da postoji i poseban ED, koji se zove oscilatorni električni pogon, koji obezbeđuje povratno (vibraciono) kretanje (ugaono i linearno) izvršnog tela RM. U mehaničkom dijelu EP-a postoje različite vrste sila, momenata, koji se razlikuju po prirodi djelovanja. Naime, statički momenti su reaktivni M cf i aktivni M ca. Reaktivni momenti nastaju silom trenja, silama kompresije, napetosti, torzije neelastičnih tijela. Klasičan primjer ovdje je suho trenje (slika 3.). Sile trenja se uvijek suprotstavljaju kretanju, a kada je električni pogon obrnut, moment trenja zbog ovih sila također mijenja smjer, a funkcija M c (ω) pri brzini ω = 0 doživljava diskontinuitet. Sile trenja se manifestuju u zupčanicima elektromotora i radnih mašina. F m V F tr ω F tr V m F M sr M sr M s 3.. Zavisnost statičkog momenta sila suvog trenja o brzini Aktivni (potencijalni) momenti nastaju gravitacijom, kompresijom, zatezanjem, torzijskim silama elastičnih tijela. U MCH EA aktivni momenti nastaju u opterećenim elementima (osovina, zupčanici, itd.) prilikom njihovog deformiranja, budući da mehanički spojevi nisu apsolutno kruti. Osobine djelovanja potencijalnih momenata jasno se očituju na primjeru gravitacije. Prilikom podizanja ili 1

23 kada se teret spusti, smjer gravitacije Fj ostaje konstantan. Drugim riječima, kada je električni pogon obrnut, smjer aktivnog momenta M sa ostaje nepromijenjen (slika 3.3). ω M s V V M sa održava konstantnim. Radne mašine, unatoč širokoj raznolikosti konstrukcija i izvedenih operacija, mogu se klasificirati prema vrsti ovisnosti statičkog momenta o nizu faktora. Postoji 5 grupa mehanizama na proširenoj osnovi. U prvu grupu spadaju mehanizmi kod kojih statički moment ne zavisi od brzine rotacije, odnosno M c (ω) = const. To znači da je mehanička karakteristika radne mašine, zavisnost statičkog momenta od brzine rotacije, prava linija paralelna sa osi ugaone brzine ω, i prolazi kroz diskontinuitet pri ω = 0 za reaktivne statičke momente (kao što je prikazano na sl. 3.), na primjer, za trakasti transporter sa ujednačenim linearnim opterećenjem. F j m

24 Za aktivni Ms (kao što je prikazano na slici 3.3) mehanička karakteristika je nezavisna od smjera kretanja. Tipičan primjer je mehanizam za podizanje. Druga grupa mehanizama je prilično reprezentativna [, 3]. Ovdje M c zavisi od brzine rotacije RM: () = M + (M + M) Ms c0 sn c0 a ω ωn ω, (3.1) gdje je M od momenta gubitaka mehaničkog trenja; M SN statički moment radne mašine pri nazivnoj brzini ω n; ω trenutna brzina rotacije; i faktor proporcionalnosti. Kod a = 0 imamo M c (ω) = M cn, odnosno dobijamo mehaničku karakteristiku mašina prve grupe. Sa a = 1, imamo linearnu zavisnost statičkog momenta od brzine, što je svojstveno, na primer, DC generatorima G koji rade na konstantnom otporu R (slika 3.4). ~ U 1, f 1 G R ω M s (ω) U ov OV M s0 M s ventilatori, propeleri, centrifugalne pumpe i drugi slični mehanizmi). 3

25 ~ U 1, f 1 ω M s (ω) M s0 smanjuje brzinu obrade dijela ω (slika 3.6). M s ~ U 1, f 1 ω V ω M s (ω) Treća grupa mehanizama je grupa mašina kod kojih je statički moment funkcija ugla rotacije osovine PM α, odnosno M c = f(α). To je tipično, na primjer, za klipnjaču-radilicu (slika 3.7) i ekscentrične mehanizme, kod kojih se rotacijsko kretanje frekvencije rotacije ω pretvara u povratno kretanje brzinom V. Radni hod mehanizma, pri kojem 4 M s0 M s je dostignuto

26 je maksimalni statički moment M cmax, postoji, na primjer, pri 0 α π, obrnuto kretanje s maksimalnim momentom pri π α π. M cmax, hh ω M s M cmax M s (α) M cmax, hh V M s na brzinu kretanja, tj. M s = f(α, ω) Slična ovisnost se uočava kada se električni transport kreće po zaobljenom dijelu kolosijeka. Peta grupa mehanizama je RM grupa, u kojoj se statički moment nasumično mijenja u vremenu. Uključuje geološka bušilica, grube drobilice i druge slične mehanizme (slika 3.8). α M s ω M s (t) 0 t

27 PREDAVANJE 4 DC ELEKTRIČNE MAŠINE Pitanja koja se razmatraju na predavanju. 1. Projektovanje DC mašina.. Osnovni parametri i elektromehanička konverzija energije u DC mašinama. 3. Klasifikacija DC motora. 4. Približno određivanje otpora armature. DC električna mašina (MPT) ima specifičan dizajn. Šematski, koristeći kao primjer elektromotor P-9, prikazano je na sl. Fiksni dio (stator) sadrži glavne polove 1 sa zavojnicama koji čine induktor ili pobudni sistem mašine. Polovi su ravnomjerno raspoređeni na unutrašnjoj površini okvira 3, koji kombinira funkcije mehaničkog dijela (kućište) i aktivnog dijela (jaram magnetskog kruga statora). Budući da kroz okvir (jaram) prolazi konstantni magnetski tok koji u njemu ne inducira vrtložne struje, napravljen je od monolitnog čelika. Jezgra glavnih stubova se najčešće izrađuju laminirana: sastoje se od pojedinačnih ploča povezanih zakovicama, čavlima ili dr. Ovakvo dizajnersko rješenje se ne koristi za ograničavanje vrtložnih struja, već je diktirano praktičnošću izrade stupa. . Osim pobudnih namotaja (OB), glavni polovi MPT-a mogu sadržavati kompenzacijski namotaj dizajniran za kompenzaciju demagnetizirajućeg efekta vlastitog magnetnog polja armature (reakcija armature), kao i stabilizirajući namot koji se koristi za male brzine. motori velike snage kada je potrebno privremeno povećati brzinu za 5 puta. Da bi se osiguralo prebacivanje bez iskri, mašina je opremljena dodatnim polovima 4, čiji su namotaji spojeni serijski na kolo rotora. 6

28 Slika DC mašina tipa P-9 MPT rotor se češće naziva armatura. Nosi glavni namotaj mašine, kroz koji protiče njegova glavna struja. Sidreni namotaj 5 nalazi se u žljebovima magnetskog kola 6. Zaključci 7

Na kolektorske ploče 7 je spojeno 29 namotaja. Magnetsko kolo i kolektor su postavljeni na zajedničko vratilo 8. Za normalan rad DC mašine, žljebovi magnetnog kola moraju biti striktno orijentisani u odnosu na ploče 7. Četke kolektora su pritisnuti na vanjsku (aktivnu) površinu kolektora. (ugalj, grafit, kompozit, itd.). Jedna grupa može sadržavati jednu ili više četkica, ovisno o struji koja prolazi kroz kontakt. Važna je kontaktna površina (poželjno je osigurati prianjanje blizu 100%) i sila pritiskanja četke na kolektor. Četke su montirane u držače četkica koji orijentiraju i pritiskaju četkicu. Sami držači četkica postavljeni su na specijalne klinove traverze 9 montirane na unutrašnjoj strani štita ležaja 10. Traverza se može rotirati oko ose mašine i fiksirati u bilo kojoj odabranoj poziciji, što omogućava, ako je potrebno, podešavanje položaj četkica na kolektoru od uslova minimalnog varničenja u kontaktu četkice. DC mašine se češće koriste kao motori, imaju veliki startni moment, mogućnost širokog podešavanja brzine, lako se menjaju, imaju skoro linearne karakteristike upravljanja i ekonomične su. Ove prednosti MPT-a često ih stavljaju van konkurencije u pogonima koji zahtijevaju široka i precizna podešavanja. Važna prednost MPT-ova je i mogućnost njihove regulacije pomoću niskostrujnih pobudnih kola. Međutim, ove mašine se koriste samo tamo gde je nemoguće pronaći ekvivalentnu zamenu. To je zbog prisustva sklopa četke i sakupljača, što uzrokuje većinu nedostataka MPT-a: povećava cijenu, smanjuje vijek trajanja, stvara radio smetnje, akustični šum. Varničenje ispod četki ubrzava habanje četkica i komutatorskih ploča. Proizvodi za habanje pokrivaju unutrašnju šupljinu 8

30 stroj s tankim provodljivim slojem, degradirajući izolaciju provodnih kola. Rad elektromotora i DC generatora karakteriziraju sljedeće osnovne veličine: M je elektromagnetski moment koji razvija elektromotor, N m; M c moment otpora (opterećenje, statički moment) koji stvara proizvodni mehanizam, N m, obično se svodi na osovinu motora (formule redukcije su obrađene u predavanju 14); I I struja armature elektromotora, A; U napon primijenjen na sidreni lanac, V; E elektromotorna sila (EMS) jednosmjerne mašine (kod elektromotora se naziva kontra-emf, jer je u elektromotoru usmjerena prema naponu U i sprječava protok struje), V; F magnetni tok stvoren u elektromotoru kada struja pobude teče kroz OF, Wb; R I otpor kola armature, Ohm; ω je ugaona frekvencija (brzina) rotacije EM armature, s -1 (umjesto ω često se koristi vrijednost n, rpm), 60 ω n =. (4.1) π R snaga motora, W, razlika između mehaničke (korisne) snage na osovini EM R mehana i pune (električne) snage P mehana = M ω, (4.) R el = U I i; (4.3) η faktor efikasnosti MPT, jednak omjeru korisne snage prema ukupnoj; λ koeficijent preopterećenja, razlika između kapaciteta preopterećenja za struju λ I i momenta λ M: 9

31 λ I \u003d I max / I n; λ M = M max / M n. Odnos između parametara MPT-a se ogleda u sljedeće četiri formule: dω M M = c dt J, (4.4) E = K F ω, (4.5) U E Ii =, R i (4.6) M = K F I i , (4.7) gdje je J moment inercije elektromotornog sistema, kg m; dω/dt kutno ubrzanje osovine motora, c -1 ; K je projektna konstanta elektromotora, pn N K =, (4.8) π a gdje je pn broj parova glavnih polova; N je broj aktivnih provodnika armature; a je broj parova paralelnih grana armature. Formula (4.4) je modifikovani zapis osnovne jednačine kretanja električnog pogona dω M Mc = J. (4.9) dt Primetimo da je osnovna jednačina kretanja analog Njutnovog zakona a = F/m. Jedina razlika je u tome što je za rotacijsko kretanje linearno ubrzanje zamijenjeno ugaonim ubrzanjem ε = dω/dt, masa m je zamijenjena momentom inercije J, a sila F je zamijenjena dinamičkim momentom M dyn, jednak razlici između momenta elektromotora M i statičkog momenta M s. Formula (4.5) odražava princip rada DC generatora zasnovan na zakonu elektromagnetne indukcije. Da bi se pojavio EMF dovoljno je rotirati armaturu određenom brzinom ω u magnetnom fluksu F. 30

32 EMF E u mašini se ne može dobiti ako nedostaje barem jedna od veličina: ω (motor se ne okreće) ili F (mašina nije pobuđena). Formula (4.6) pokazuje da struja I i u kolu armature teče u motoru pod dejstvom napona U primenjenog na armaturu. Vrednost ove struje je ograničena protiv-emf koji nastaje tokom rotacije elektromotora. i ukupni otpor kruga armature. Formula (4.7) zapravo ilustruje princip rada jednosmerne struje ED zasnovan na zakonu interakcije struje u provodniku i magnetnom polju (Amperov zakon). Za nastanak obrtnog momenta potrebno je stvoriti magnetni tok F i proći struju I I kroz namotaj armature. Gore navedene formule opisuju sve glavne procese u DC motoru. MPT se razlikuje po načinu na koji je namotaj glavnih polova (uzbudni namotaj) uključen u električni krug. 1. DC mašine sa nezavisnom pobudom. Suština pojma je da je električni krug pobudnog namota (OV) nezavisan od strujnog kruga EM rotora. Za generatore, ovo je praktična jedina opcija za rješenje kola, jer. uzbudno kolo kontrolira rad MPT-a. Pobuda u DC motorima sa nezavisnom pobudom (DPT NV) može se izvesti na trajnim magnetima. DPT NV sa tradicionalnim OF imaju dva kanala za kontrolu napona rotora i napona pobudnog namotaja. DPT NV su najpopularnije DC električne mašine Elektromotori sa paralelnom pobudom (DPT PV). Karakterizira ih uključivanje OB paralelno sa ED armaturnim krugom. Po svojim karakteristikama bliski su DPT NV. 3. ED sa sekvencijalnom ekscitacijom (DPT Seq.V). Namotaj statora je povezan serijski sa namotom rotora, što uzrokuje ovisnost magnetskog fluksa o struji.

33 sidra (zapravo od tereta). Imaju nelinearne karakteristike i rijetko se koriste u praksi. 4. Motori sa mješovitom pobudom su kompromisni EM sa serijskom i paralelnom pobudom. Shodno tome, u ED postoje dva OB-a - paralelni i serijski. Ako je vrijednost otpora namota armature nepoznata, tada se može koristiti približna formula. Uz pretpostavku da je polovina gubitaka snage povezana s gubicima u bakru namotaja armature, pišemo formulu M U n n η =. n ω I n n n n i; ili mene. (4.11) U In R U n I R 3

34 PREDAVANJE 5 MEHANIČKE I ELEKTROMEHANIČKE KARAKTERISTIKE NEZAVISNO UZBUĐENOG DC MOTORA Pitanja koja se razmatraju na predavanju. 1. Prirodne elektromehaničke i mehaničke karakteristike DC motora nezavisne pobude (DPT NV) .. Krutost statičke karakteristike. 3. Sistem relativnih jedinica. 4. Mehaničke i elektromehaničke karakteristike DPT NV u relativnim jedinicama. Prije nego što pređemo na razmatranje karakteristika DPT NV, dajemo neke definicije. Mehaničke karakteristike (MX) motora su ovisnosti stabilne brzine o momentu n = f 1 (M) ili ω = f (M). Elektromehaničke karakteristike (EMC) motora su ovisnosti stabilne brzine o struji n = f 3 (I) ili ω = f 4 (I). I MX i EMC se takođe mogu predstaviti inverznim funkcijama M = ϕ 1 (n) ili I = ϕ 4 (ω). Karakteristike se nazivaju prirodnim ako su dobivene pod uvjetima nominalne snage (pri nazivnom naponu i brzini), nominalnoj pobudi i odsustvu dodatnih otpora u kolu armature. Karakteristike motora se nazivaju umjetnim kada se promijeni bilo koji od gore navedenih faktora. Da biste izveli elektromehaničke i mehaničke karakteristike DC motora sa nezavisnom (paralelnom) pobudom, razmotrite najjednostavniji sklop prekidača motora (slika 5.1). 33

35 U + - I E DP KO R dodati I u OB R DV + U in - Fig Dijagram električnog kola jednosmjernog motora nezavisne pobude DC mrežni napon U c = U se primjenjuje na armaturu elektromotora, koji je u stabilnom stanju stanje je uravnoteženo EMF (E) motorom i padom napona u kolu armature (I I R yats). U \u003d E + I R yat, (5.1) gdje je R yat = R i + R dodati + R dp + R ukupnom otporu kruga armature, Ohm; R I otpor namotaja armature, Ohm; R dodatni dodatni otpor u kolu armature, Ohm; R dp, R ko respektivno, otpor namotaja dodatnih polova i kompenzacionog namotaja, Ohm. Klasa izolacije Tabela 5.1 Radna temperatura, S A 105 E 10 V 130 F 155 N 180 S čvor. Dovođenje otpora namotaja u krug armature

36 do radne temperature t, C, izvodi se prema sljedećoj formuli: R = R (1 + α θ), (5.) ; α temperaturni koeficijent, (C) -1, za bakar 3 obično uzimaju α \u003d 4 10 (C) -1; θ je razlika između radne temperature i t 0, C. Dodatni otpor u sklopu četka-kolektor može se uzeti u obzir kao omjer pada napona na kontaktu četka-kolektor U w = V prema nazivnoj struji armature . Zamjenom vrijednosti E u jednačinu (5.1) prema (4.5) i odgovarajućim transformacijama u odnosu na brzinu rotacije ω, dobijamo elektromehaničku karakteristiku DC elektromotora nezavisne (paralelne) pobude U I R n U R n ω = = I n. (5.3) Kfn Kfn Kfn Nakon što smo vrijednost struje armature izrazili kroz elektromagnetski moment (4.7) i zamijenili vrijednost struje u jednačinu (5.3), nalazimo mehaničku karakteristiku DC motora sa nezavisnom (paralelnom) pobudom: U R ac ω = M. (5.4) KF ( ) n KFn Analizirajući jednačine (5.3) i (5.4), vidimo da su to matematički jednadžbe prave linije koja prelazi osu brzine u tački ω 0. Vrijednost ω 0 = U / (K Fn) naziva se idealna brzina u praznom hodu, a odnosi R R jac Ib = M = ω c (5,5) KF KF () 35

37 naziva se statička razlika brzine u odnosu na ω 0, uzrokovana prisustvom statičkog momenta na osovini motora. Vrijedi sljedeća formula: ω = ω 0 - ω s. (5.6) Za konstruiranje prirodne mehaničke karakteristike (EMH) potrebno je pronaći dvije tačke. Jedan od njih se određuje iz pasoških podataka motora za nazivne vrijednosti n n i M n: ω n = π n n /30 = 0,105 n n, M n = P n / ω n, gdje je P n nazivna snaga motor, W; n n nazivna brzina EM, o/min. Druga tačka odgovara idealnom praznom hodu kada je I = 0; M = 0. Može se naći iz jednačine (5.3) prilikom zamjene pasoških podataka motora: Un ω ω n 0 =. (5.7) Un In R I Konstrukcija prirodne elektromehaničke karakteristike (EEMH) odvija se na sličan način koristeći pasošku vrijednost nazivne struje I n. EMX se može konstruisati znajući ω 0 i nagib karakteristike, koja je prava linija. Vrijednost nagiba određena je izvodom dm/dω = β s, nazvanom statička krutost mehaničke karakteristike (KF) dm β s = =. (5.8) dω R jac U praksi se koristi modul statičke krutosti β = β s. Vrijednost β ovisi o otporu sidrenog kruga i magnetskom fluksu pobude. S obzirom na gore navedeno, mehanička karakteristična jednačina može se napisati kao ω = ω 0 M / β. (5,9) 36

38 Za poređenje elektromotora različitih po snazi, struji, obrtnom momentu, broju parova polova omogućava se reprezentacija karakteristika EM u relativnim jedinicama. Sistem relativnih jedinica se prilično često koristi u tehničkim proračunima i zasniva se na uzimanju neke proizvoljne vrijednosti kao osnovne. Apsolutne vrijednosti parametara iste fizičke prirode k i, koje se odnose na osnovnu vrijednost k baza, mogu se međusobno upoređivati. U relativnim jedinicama o k k i i =. (5.10) kbase Za analizu karakteristika DC motora nezavisne pobude, za osnovne vrijednosti ćemo uzeti: U n nazivni napon; I n nazivna struja motora; M n nazivni moment motora; ω 0 idealna brzina u praznom hodu; F n nominalni magnetni fluks. Osnovna vrijednost otpora se obično definira kao R baza = U n / I n, (5.11) pri čemu R baza ima sljedeće fizičko značenje - ovo je otpor armaturnog kola, koji ograničava struju armature na nominalnu vrijednost u inhibiranoj stanje (ω = 0) i primijenjeni nazivni napon. Da bi se elektromehanička karakteristika (5.3) izrazila u relativnim jedinicama, potrebno je desnu i lijevu stranu jednačine podijeliti idealnim brojem okretaja u praznom hodu ω 0 EEMH. Kao rezultat, dobijamo izraz o o o U o R yc ω = I, (5.1) o o F F 37

39 ω gdje je ω o o U o F o I o R ac = ; U = ; F = ; I = ; R jac =. ω 0 U n F n I n R baza Jednačina mehaničke karakteristike u relativnim jedinicama može se dobiti iz jednačine (5.1) nakon što se u nju zamijeni izraz I =, gdje je M =. o o M o M o M F n Prirodne karakteristike DPT NV u relativnim jedinicama imat će oblik: a) elektromehaničke b) mehaničke o o o R yat ω = 1 I, (5.13) o o o ω = 1 M R yat. (5.14) o o sa I R o yc M o o yc Statička razlika brzina ω = = R, o o odakle slijedi da je I = M. Dakle, u relativnim jedinicama, prirodne mehaničke i elektromehaničke karakteristike se poklapaju. Kada je M = M n i I = I n, iz jednačina (5.13) i (5.14) se može vidjeti da je statički pad pri nazivnom opterećenju jednak otporu kruga armature u relativnim jedinicama, odnosno o \u003d R o ωsn yat. Vrijednost yc ovisi o snazi ​​motora i nalazi se u granicama od 0,0,0 za DPT NV snage od 0,5 do 1000 kW. Poznavajući relativni otpor armature, lako je odrediti struju kratkog spoja u relativnim jedinicama I k \u003d o Ik I o o o Ik U R Yats n. R o =, u apsolutnim jedinicama, ova struja je 38

40 PREDAVANJE 6 KONTROLA BRZINE U DC MOTORU Pitanja koja se razmatraju na predavanju. 1. Vještačke elektromehaničke (IEMH) i mehaničke (IMH) karakteristike DCT NV sa promjenom otpora rotora Vještačke elektromehaničke i mehaničke karakteristike DCT NV sa promjenom magnetnog fluksa. 3. Veštačke elektromehaničke i mehaničke karakteristike DPT NV pri promeni napona napajanja. Reostatsko upravljanje brzinom vrši se uvođenjem dodatnih otpornika aktivnog otpora u krug armature, tj. R jac = (R i + R ya) = var za U \u003d U n, F = F n,. Kao što se može vidjeti iz jednadžbe mehaničke karakteristike (5.4), pri mijenjanju vrijednosti dodatnog otpora Rdya u kolu armature, idealna brzina praznog hoda ω 0 ostaje konstantna, mijenja se samo modul statičke krutosti β, a time i krutost (strmina) karakteristike (sl. 6.1) . Na primjer, s uvođenjem dodatnog otpornika s otporom R dya = R i, statički modul krutosti umjetne mehaničke karakteristike (IMC) β i dva puta je manji nego za prirodnu karakteristiku β e, tj. β i = 0,5 β e. Prema tome, statički pad brzine ω = ω + ω = ω će se udvostručiti. ne R u relativnim jedinicama, reostatska mehanička karakteristika se može napisati o o o o o o o ω = 1 M R n = 1 M R n + R n

Napomena programa rada discipline smjer priprema: 23.05.05 Sistemi podrške željezničkom saobraćaju fokus: Telekomunikacioni sistemi i mreže željezničkog saobraćaja Disciplina:

Poglavlje 2. ELEKTROMEHANIČKA I PODEŠAVAJUĆA SVOJSTVA DC DRIVE 2.1. Mehaničke karakteristike elektromotora i pogonskih mehanizama Mehaničke karakteristike elektromotora

SADRŽAJ Predgovor.................................................................. 3 Uvod ................................................................... ... 5 Poglavlje prvo Mehanički dio elektromotornog pogona..................... 7 1.1. Brief

050202. DC motor sa paralelnom pobudom Svrha rada: Upoznavanje sa uređajem, principom rada DC motora sa paralelnom pobudom. Uklonite njegove glavne karakteristike.

PITANJA ULAZNE KONTROLE ZNANJA STUDENATA IZ DISCIPLINE "Prolazni procesi u elektroenergetskim sistemima" 1 2 I 1 2 V 1 1. = 80v, U = v 2. = 0v, U = 7 v 3. = 30v, U = v 8 2 Odredite vrijednost EMF

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Državni tehnički univerzitet Nižnji Novgorod. R. E.

DC MAŠINE (MPT) Namjena, obim i uređaj MPT Generatori istosmjerne struje (GPT) DC motori (DC motori) 1 MPT su reverzibilni, odnosno mogu raditi kao: a)

1 OPŠTE ODREDBE ZA IZVOĐENJE PRIJEMNOG ISPITIVANJA ZA UPIS NA MASTER STUDIJ NA SMJERU 13.04.02 "Elektroenergetika i elektrotehnika" 1.1 Ovaj Program, sastavljen u skladu sa saveznim

Teorijska pitanja 1 Primjena, uređaji i vrste transformatora 2 Princip rada transformatora, načini rada 3 Ekvivalentno kolo transformatora i njegove vanjske karakteristike 4 Eksperimenti bez opterećenja

Državna autonomna strukovna obrazovna ustanova Samarske regije "Novokuybyshevsky Petrochemical College"

DC motori 2015 Tomsk Politehnički univerzitet, Katedra za E&E Predavač: dr, vanredni profesor Olga Vladimirovna Vasiljeva 1 DC motor je električna mašina koja pretvara električne

Opcija 1. 1. Namjena, klasifikacija i uređaj transformatora. 2. Apsolutne i relativne greške mjerenja. Klasa tačnosti mjernog uređaja. 3. Sa povećanjem frekvencije rotacije generatora

UDK 621.3.031.: 621.6.052(575.2)(04) Kelebaev je razvio matematički model i metodu proračuna

Tema 8.1. Električni automobili. Generatori jednosmerne struje Pitanja teme 1. Električne mašine jednosmerne i naizmenične struje. 1. Uređaj i princip rada DC generatora. 2. EMF i rotirajući

Asinhrone mašine 2015. Tomsk Politehnički univerzitet, Katedra za E&E Predavač: dr, vanredni profesor Vasiljeva Olga Vladimirovna Asinhrona mašina je mašina u kojoj se rotira

SADRŽAJ Predgovor drugom izdanju ........................................ 10 Predgovor do prvog izdanja ......................................... 12 Poglavlje 1. Uvod ....................... ......................

FEDERALNA DRŽAVNA BUDŽETSKA OBRAZOVNA USTANOVA VISOKOG OBRAZOVANJA „KAZANSKI NACIONALNI ISTRAŽIVAČKI TEHNIČKI UNIVERZITET I. A.N. TUPOLEVA-KAI Zelenodolsk Institut za mašinstvo

LABORATORIJSKI RAD 2 DC MOTOR PARALELNE UZBUDE Svrha rada: 1. Proučiti princip rada i konstrukciju DC motora. 2. Upoznajte se sa sklopnim krugom motora

Tema 0. Osnove elektromotornog pogona Pitanja teme. Električni pogon: definicija, sastav, klasifikacija Nazivni parametri električnih mašina. 3. Načini rada elektromotora. 4. Odabir tipa i snage elektromotora..

Spisak tema programa predmeta "Elektrotehnika" 1. Električna kola jednosmerne struje. 2. Elektromagnetizam. 3. Električna kola naizmjenične struje. 4. Transformatori. 5. Elektronski uređaji i uređaji.

TROFAZNI ASINHRONI MOTOR SA BRZO ZATVORENIM ROTOROM Svrha rada: 1 Upoznavanje sa konstrukcijom trofaznih asinhronih motora Proučavanje principa rada asinhronih motora 3 Za početak

UDK 6213031 (5752) (04) RAZVOJ I ISTRAŽIVANJE ENERGETSKOG SEKCIJA ENERGETSKO-ŠTEDNOG AUTOMATSKOG UPRAVLJAČKOG SISTEMA ZA TURBO-MEHANIZME TE IV Bočkarev Rezultati rada na stvaranju asinhronog

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA, NAUKE I MLADINE REPUBLIKE KRIM GOU SPO "Bakhchisaray College of Construction, Architecture and Design" Smjernice za elektrotehniku ​​i elektroniku i zadaci upravljanja

Tema 9. Električne mašine naizmenične struje Tematska pitanja .. Klasifikacija mašina naizmenične struje .. Uređaj i princip rada asinhronog motora. 3. Stvaranje rotirajućeg magnetnog polja. 4. Brzina

Http://library.bntu.by/kacman-m-m-elektricheskie-mashiny Predgovor...3 Uvod... 4 V.1. Imenovanje električnih mašina i transformatora... 4 V.2. Električne mašine elektromehanički pretvarači

Tema 7 Trofazna kola naizmjenične struje Plan 1. Opći koncepti 2. Dobivanje trofazne struje 3. Spajanje zvijezda, trokut Ključni koncepti: trofazna struja fazna vodna žica neutralna žica

Šta je električni motor? Elektromotor (elektromotor) je uređaj za pretvaranje električne energije u mehaničku energiju i pogon mašina i mehanizama. elektromotor

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA REPUBLIKE TADŽIKISTAN OVERAVAM dekana Fakulteta Dodkhudoeva M.D.

RAD 2 PROUČAVANJE DC MOTORA SA PARALELNOM UZBUDOM Sadržaj 1. Svrha rada. 2 2. Program rada. 2 3. Osnove teorije motora. 4. Eksperimentalna studija 3 4.1. Počni

1 Električne mašine Opšte informacije Predavanja profesora Polevskog V.I. Predavanje 1 Električna mašina je elektromehanički uređaj koji pretvara mehaničko i električno

MINISTARSTVO PROSVETE I NUKA RF FEDERALNA DRŽAVNA BUDŽETSKA USTANOVA VISOKOG STRUČNOG OBRAZOVANJA

MINISTARSTVO PROSVETE I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Federalna državna autonomna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja „Nacionalni istraživački nuklearni univerzitet

Uvod Kod sinhronih mašina, ugaona brzina rotacije rotora, Ω = 2πn, jednaka je sinhronoj ugaonoj brzini polja, Ω s = 2πn 1 (član 37, str.15). Polja statora i rotora u sinhronim mašinama (kao i kod svih

3 Sadržaj Predgovor...5 Uvod...7 I. Elektromagnetski moment i elektromagnetna sila električnih mašina rotacionog i translacionog kretanja. 1. Opšti izraz za moment i silu. 14 2.

Opće informacije o elektromotorima Elektromotor. Vrste elektromotora i njihove karakteristike dizajna. Uređaj i princip rada elektromotora Elektromotor pretvara električnu energiju

METODIČKO UPUTSTVO 2 sistemi i tehnologije” Tema 1. Linearna jednosmjerna kola. 1. Osnovni pojmovi: električno kolo, elementi električnog kola, presjek električnog kola. 2. Klasifikacija

Četiri zakona elektromehanike Sadržaj: 1. Opće informacije 1.1. Konverzija energije povezana je sa rotirajućim magnetnim poljima 1.2. Da bi se osigurala kontinuirana konverzija energije, neophodno je da

1 Sinhrone električne mašine Opšte informacije i strukturni elementi Predavanja profesora Polevskog V.I. Sinhrone mašine su električne mašine sa naizmeničnom strujom, kod kojih magnetno polje,

Uvod ODJELJAK I Opća elektrotehnika Poglavlje 1. DC električni krugovi 1.1. Osnovni pojmovi o elektromagnetnom polju 1.2. Pasivni elementi kola i njihove karakteristike 1.3. Aktivni elementi

Okvirni tematski plan i sadržaj discipline "Elektrotehnika i elektronika" Tema .. DC električna kola Praktična vježba Proračun električnih kola u nizu,

Katsman M. M. Proračun i projektovanje električnih mašina: Udžbenik za tehničke škole Recenzenti: N. G. Karelskaya, A. E. Zagorsky Katsman M. M. K 30 Proračun i projektovanje električnih mašina: Udžbenik.

Asinhrone mašine Asinhrona mašina je mašina kod koje se tokom rada pobuđuje rotaciono magnetno polje, ali čiji se rotor rotira asinhrono, tj. brzinom različitom od one na terenu. 1 Predlaže ruski

SADRŽAJ Predgovor... 3 Poglavlje 1. Linearna električna kola jednosmerne struje... 4 1.1. DC električni uređaji... 4 1.2. Elementi DC električnog kola ... 5 1.3.

9. DC MAŠINE DC mašine su reverzibilne mašine, tj. mogu raditi i u generatorskom i u motornom režimu. DC motori imaju prednosti

Tema 13 Sinhroni generatori, motori Plan 1. Konstrukcija sinhronog generatora 2. Princip rada sinhronog generatora 3. Konstrukcija sinhronog motora 4. Princip rada sinhronog motora

SADRŽAJ LISTE OBRAZOVNE DISCIPLINE I SADRŽAJ ODJELJAKA (MODULA) DISCIPLINE p/n Modul discipline Predavanja, vanredna 1 Uvod 0,25 2 Linearna DC električna kola 0,5 3 Linearna električna kola

UDK 681.518.22+681.518.5: 621.313.333 V. Yu OSTROVLYANCHIK, doktor tehničkih nauka, profesor, dr. cafe AEP i PE (SibGIU) I. Yu. predavač na katedri AEP i PE (SibGIU) Novokuznetsk KOMPARATIVNA

Predgovor 3 Uvod 5 Prvo poglavlje. DC električni krugovi 10 1.1. Dobijanje i primjena jednosmjerne struje 10 1.2. Elementi električnih instalacija, električni krugovi i dijagrami

MI KUZNJECOV OSNOVE ELEKTROTEHNIKE PETO IZDANJE, REVIZIRANO POD IZDANJEM KAND. TECHN. NAUK S. V. STRAKHOVA Odobreno od Nastavnog vijeća za stručno obrazovanje Glavne uprave

86 BILTEN GGTU IM. P. O. SUKHOGO 16

SADRŽAJ Predgovor ................................................................ .... 5 1. Proračun snage elektromotornih pogona metalorezačkih mašina 1.1. Opšte informacije ................................. 7 1.2. Mašine za rendisanje ...................................................

FAZhT FGOU SPO Alatyr College of Railway Transport Electrical Machines

FEDERALNA AGENCIJA ZA OBRAZOVANJE SIBIRSKI FEDERALNI UNIVERZITET POLITEHNIČKI INSTITUT ELEKTRIČNI POGON Kontrolni i mjerni materijali Krasnojarsk SFU 2008 UDK 62-83(07) P12 Recenzent:

Odeljenje za obrazovanje i nauku Tambovske oblasti TOGAPOU "Agroindustrijski koledž" PM 3 "Održavanje, otklanjanje kvarova i popravka električne opreme i automatizovanih

Nekomercijalno akcionarsko društvo ALMATSKI UNIVERZITET ZA ENERGETU I KOMUNIKACIJE Katedra za električni pogon i automatizaciju industrijskih postrojenja UŠTEDA ENERGIJE POMOĆU AUTOMATIZOVANOG ELEKTRIČNOG POGONA

TEMA 1. ELEKTRIČNE MAŠINE DC Zadatak 1. U skladu sa opcijom zadatka (tabela 1, kolone 2, 3, 4), nacrtajte skicu poprečnog presjeka dvopolne istosmjerne mašine i prikažite

Intermediate certification (u formi ispita). Ispit se odvija u obliku odgovora na tikete. Svaka karta sadrži 3 pitanja o jednom zadatku. Ukupno ulaznica 28. 28 ulaznica sretni student bira sam

UDK 621.313.323 O ZAKONIMA REGULACIJE FREKVENCIJE SINHRONIH MOTORA NA ULJNIM PRPNIM STANICAMA Shabanov V.A., Kabargina O.V. Ufa državni naftni tehnološki univerzitet E-mail: ShabanovVA1@yandex.ru

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSIJE Federalna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Tomski državni univerzitet za arhitekturu i građevinarstvo" (TGASU) KARAKTERISTIKE PERFORMANSE

S=UI
P=Mω
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Uvod

1.1 Definicija pojma „Električni
pogonska jedinica"
električni pogon
je kontrolirani elektromehanički uređaj
sistem. Njegova svrha je pretvaranje električne energije
u mehanički i obrnuto i upravljati ovim procesom.
Električni pogon ima dva kanala - energetski i informacijski
(slika
1.1).
By
prvo
kanal
transportovan
kabriolet
energija, kroz drugi kanal se provodi
upravljanje protokom energije, kao i prikupljanje i obrada informacija o
stanje i funkcionisanje sistema, njegova dijagnostika
greške.
Kanal za napajanje sastoji se od dva dijela
električni i
mehanički i mora sadržavati
povezujuća veza
elektromehanički pretvarač.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Slika 1.1. Opća struktura električnog pogona

automatizovani kontrolni sistem višeg nivoa
Kanali povezivanja
IP
Mreža
EP
kanal
električni pogon
EMF
MP
Radnik
organ
Električni dio
Mehanički
Kanal napajanja električnog pogona
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
Procesno postrojenje
Sistem
snabdijevanje električnom energijom
Informativno

U električnom dijelu energetskog kanala elektromotornog pogona
uključuje električne pretvarače EP, odašiljače
električnu energiju iz IP izvora napajanja do
elektromehanički pretvarač EMF i obrnuto i
izvođenje transformacije parametara električnih
energije.
Mehanički
dio
električni pogon
sastavljeno
od
pokretno tijelo elektromehaničkog pretvarača,
mehanički zupčanici MP i radno tijelo instalacije, u
u kojima se korisno ostvaruje mehanička energija.
električni pogon
interaguje
sa
sistem
napajanje (ili izvor električne energije),
tehnološke instalacije i putem informacija
IP konverter sa informacionim sistemom više od
visoki nivo.
Električni
pogonska jedinica
korišteno
in

ekonomija.
širok
Širenje
električni pogon
N.I. Usenkov. Električni
uslovljeno
karakteristike
električni
energija:
sky drive

Električni pogon je jedan od energetski najzahtjevnijih
potrošača i pretvarača energije. On konzumira
više od 60% sve proizvedene električne energije.
Električni
pogonska jedinica
širok
korišteno
in
industrija, saobraćaj i komunalna preduzeća
ekonomija.
Električni
pogonska jedinica
jedan
od
većina
energetski intenzivni potrošači i pretvarači energije.
Teorija
regulisano
električni pogon
primljeno
intenzivan razvoj zahvaljujući
poboljšanja
tradicionalna i kontrolisano stvaranje nove moći
poluvodičke uređaje (diode, tranzistori i
tiristori), integrirana kola, razvoj digital
informacionih tehnologija i razvoja raznih
mikroprocesorski upravljački sistemi.
Vlasništvo
teorija
in
oblasti
regulisano
električni pogon
je
jedan
od
najvažniji
komponenta stručnog usavršavanja specijalista
N.I. Usenkov. Električni
smjer „Elektrotehnika,
energije i tehnologije
sky drive

1.2. Sastav i funkcije elektromotornog pogona

Funkcija
električni
konverter
EP
sastavljeno
in
konverzija električne energije koju isporučuje mreža C i
karakteriziran naponom Uc i strujom Ic mreže, u električnu
istu energiju koju motor zahtijeva i koju karakteriziraju količine
U, I.
Pretvaračima se ne upravlja i njima se upravlja. Oni su
mogu imati jednostrane (ispravljači) ili dvostrane (sa
dostupnost
dva
kompleti
ventili)
provodljivost,
At
jednosmjerno provođenje pretvarača i obrnuto (od
opterećenje) protok energije koristi dodatni ključ
element na tranzistoru za "odvođenje" energije u režimu kočenja
električni pogon.
EMI elektromehanički pretvarač (motor), uvijek
prisutna u pogonu pretvara električnu
energije (U, I) u mehaničku energiju (M,ω).
Mehanički pretvarač MP (mjenjač): mjenjač, ​​par
navrtka, N.I.
blokovi,
Usenkov.crank
Električni koljenast mehanizam
koordinata
moment M i brzina ω motora sa
sky drive

Slika 1.2. Energetski kanal elektromotornog pogona
P2
P1
Mreža
ΔPc
ΔPe
Nas, ja s
∆Pr
ΔPm
ΔPem
U, I
Mm, ω m
M, w
EMF
EP
Δ Pro
MP
∆Pr
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
RO

količine,
karakteriziranje
kabriolet
energija:
naponi, struje momenti (sile) brzine pozicije osovine u
prostor se nazivaju koordinate pogona.
Glavna funkcija aktuatora je kontrola
koordinate, odnosno u njihovom prisilnom smjeru
mijenjati u skladu sa zahtjevima tehnoloških
proces.
Koordinate se moraju upravljati unutar,
dozvoljeno
strukture
elementi
električni pogon,
kako
osigurati pouzdanost sistema. Ovi dozvoljeni
granice su obično povezane s nominalnim vrijednostima koordinata,
osiguravanje optimalnog korištenja opreme.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

automatizovano
električni pogon
(AEP)
Ovo
elektromehanički sistem koji se sastoji od el
EM mašina povezana mehaničkim prenosom
PU sa radnim mehanizmom RM, pretvarač snage SP,
SU upravljački sistem, BSU senzorska jedinica,
koji djeluju kao povratni senzori
main
varijable
države
EP
(opcije:
položaj osovine radne mašine, ugaona brzina, moment,
struja motora) i obezbjeđivanje napajanja
napajanje navedenih električnih uređaja.
Semiconductor
zajedničko ulaganje
služiti
za
harmonizacija
električni
parametri
izvor
električni
energije
(voltaža,
frekvencija)
sa
električni
parametri EM mašine i regulacija njenih parametara
(brzina, napon i preokret rotacije
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Slika 1.3. Blok dijagram automatizovanog
električni pogon
Izvor energije
Signal
zadataka
EM
SU
zajedničko ulaganje
BSU
PU
RM
EP informativni kanal
Električni dio EP
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
Mehanički dio EP-a

Kontrolni sistem je dizajniran za kontrolu
energetski pretvarač i izgrađen je, po pravilu, na
čipova ili mikroprocesora. Na sistemskom ulazu
menadžment
služio
signal
zadataka
i
signale
negativna povratna informacija sa senzorske jedinice
uređaja.
Sistem
menadžment,
in
skladu
sa
algoritam ugrađen u njega, generiše signale
upravljanje pretvaračem snage, upravljanje
električna mašina.
Većina
savršeno
električni pogon
je
automatizovano
električni pogon
podesivo
električni pogon
sa
automatski
regulacija
varijable stanja.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Automatski električni pogon se dijeli na:
EP sa stabilizacijom brzine ili momenta;
Softverski kontrolirani EP koji se kreće
radni mehanizam u skladu sa programom uključenim u signal
zadaci;
Follower EA, koji pokreće radni mehanizam
prema proizvoljno promjenjivom ulaznom signalu
Positional
EP,
dizajniran
regulacija položaja radnog mehanizma
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
za

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Električni pogon na bazi DC motora
struja
korišteno
in
razne
industrije
industrija:
metalurgija,
inženjering,
hemijska, ugalj, obrada drveta itd.
Regulativa
ugaona
brzina
motori
trajno
struja
uzima
bitan
mjesto
in
automatizovani električni pogon. Aplikacija sa
ova namjena tiristorskih pretvarača je
jedan od modernih načina za kreiranje regulisanog
DC električni pogon.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Kontrolu brzine DPT-a sa HB vrše tri
načini:
1. Promjena napona na armaturi motora sa konstantnom strujom u namotaju
uzbuđenje;
2. Promjenom struje u pobudnom namotu motora na konstantu
napon sidra;
3. Kombinirana promjena napona armature motora
pobudni namotaj.
i trenutno u
Napon armature motora ili struja u namotaju polja se mijenja od
korištenjem kontroliranih ispravljača, od kojih je najveća primjena
dobio jednofazne i trofazne mosne ispravljače.
Prilikom upravljanja motorom kroz strujni krug namotaja, kontrolira se
ispravljač je napravljen za manju snagu i ima bolje pokazatelje težine, veličine i troškova.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Međutim, zbog velike vremenske konstante
uzbudnih namotaja, električni pogon ima najgore
dinamičan
svojstva
(je
manje
velike brzine) nego na kolu armature motora. Dakle
put
izbor
lancima
menadžment
odlučan
specifične zahtjeve za pogon.
Pri radu sa proizvodnim mehanizmima
(npr. glavni i pomoćni mehanizmi
zupčanici u mašinama za obradu, kranskim mehanizmima,
dizala) potrebno je promijeniti smjer rotacije
motor
(shvatiti
obrnuto).
Promjena
smjerovi rotacije obično su praćeni takvim
zahtjevi poput brzog (i u isto vrijeme glatko)
kočenje i glatko ubrzanje.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Može se postići obrnuti smjer rotacije pogonskog motora
promjenom polariteta napona koji se dovodi na armaturu ili promjenom
smjer struje u pobudnom namotu. U tu svrhu, u sidrenom lancu ili
pobudni namoti ulaze u kontaktnu sklopku (reverser) ili
koriste se dva kontrolirana tiristorska pretvarača.
Strukturni dijagram reverzibilnog tiristorskog pretvarača s
kontaktni prekidač u kolu namotaja armature prikazan je na slici. AT
ovo kolo, kao i kod većine pretvarača dizajniranih za
pogon, ispravljački način se izmjenjuje s invertirajućim.
Tako, na primjer, kada ubrzavate u start modu i stabilizirate ga
uslovima
podići
opterećenja
na
osovina
motor
tiristor
pretvarač radi u režimu ispravljanja, opskrbljujući energiju
motor. Ako je potrebno, kočenje i naknadno zaustavljanje
snabdijevanje motora energijom iz mreže preko pretvarača
stani,
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

prevođenje
motor u invertnom modu.
DC mašina pod dejstvom inercije
masa na svom vratilu prelazi u generatorski mod,
vraćanje uskladištene energije kroz pretvarač
na AC mrežu (regenerativno kočenje).
Blok dijagram reverznog pretvarača
Mreža
380 V, 50 Hz
Usync
VS1
UZ1
VS6
SIFU
Uo.s
1
ID1
2
QS1
Uda
1
2
ID2
M1
LM1
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
Uz.s

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Tiristorski pretvarač-motorni sistem

Glavni tip pretvarača koji se koristi u reguliranim
DC EP su poluvodički statički
pretvarači (tranzistor i tiristor). Oni predstavljaju
kontrolirani reverzni ili nereverzni ispravljači,
prikupljeni na nuli ili mostu jednofazni ili trofazni
sheme. Tranzistori snage se uglavnom koriste za
pulsna regulacija napona u EP male snage.
Princip rada, svojstva i karakteristike TP - D sistema
Razmotrimo primjer kola prikazanog na sl. 2.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

à)
á)
~ U1
i1
T1
e2.1
VS1
Ud
+
M2
+
Ia1
ID
Uo1
Uo
2
e2.2
LM
3
VS2
I
0
L
1
Ia2
4
5
6
Uo2
Ñ È Ô Ó
UÑ
Slika
2
N.I. Usenkov.
Električni
sky drive
7
M

Kontrolirani ispravljač (konverter) uključuje
odgovarajući transformator T, koji ima dva sekundarna namota,
dva tiristora VS1 i VS2, reaktor za izravnavanje sa
induktivnost L i sistem za kontrolu faze impulsa
SIFU. Pobudni namotaj OBM motora napaja se sam
izvor.
Ispravljač omogućava regulaciju napona
motora promjenom prosječne vrijednosti njegovog EMF EP. Ovo je
se postiže uz pomoć SIFU, koji se na signalu UU mijenja
Ugao upravljanja tiristora α (ugao kašnjenja otvaranja
tiristori VS1 i VS2 u odnosu na trenutak kada je potencijal uključen
njihove anode postaju pozitivne u odnosu na
potencijal na katodi). Kada je α = 0, tj. tiristori VS1 i VS2
prima upravljačke impulse Uα od SIFU u određenom trenutku,
pretvarač vrši punovalno ispravljanje
a puni napon se primjenjuje na armaturu motora. Ako sa
pomoću SIFU-a, dovod upravljačkih impulsa na tiristori VS1 i
VS2 se javlja sa pomakom (kašnjenjem) za ugao α ≠ 0, tada EMF
pretvarač se smanjuje, a samim tim i smanjuje
prosječni napon doveden na motor.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Zavisnost prosječne vrijednosti EMF višefaznog pretvarača
iz ugla upravljanja tiristora a ima oblik:
(1)
ECP Emax m sin m cos ECP 0 cos
gdje je m broj faza;
E - amplitudna vrijednost EMF pretvarača;
ESR0 - EMF pretvarača pri α = 0.
Da bi se smanjio štetan uticaj talasanja struje na cilj armature
obično se uključuje reaktor za izravnavanje čija je induktivnost L
se bira u zavisnosti od dozvoljenog nivoa talasanja struje.
Jednačine za elektromehaničke i mehaničke karakteristike
motor:
(2)
(3)
ECP 0 cos k I RY RP k
ECP 0 kos
k M RÂ
RP
k2
gdje
- ekvivalentni otpor
RP xT m 2 RT RL
pretvarač;
xT, RT - redukovano na sekundarni namotaj
induktivna reaktanca curenja i aktivni otpor
namotaji transformatora;
RL je aktivni otpor reaktora za izravnavanje.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

U zasjenjenom području motor radi u načinu rada
intermitentna struja, koja određuje primjetnu promjenu (smanjenje)
karakteristike krutosti. Zbog jednosmjernog provođenja
karakteristike pretvarača nalaze se samo u prvom
(1...3 pri α = 0; 30, 60°) i četvrti (4...7 pri α = 90, 120, 150, 180°)
kvadrantima. Manji kontrolni uglovi odgovaraju većem SP i,
dakle veća brzina motora; pri α = π/2 EMF
UV EP = 0 i motor radi u načinu dinamičkog kočenja.
Na sl. 3 prikazuje dijagram EA sa trofaznim mostom
nepovratno UV.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

~ 380 Â; 50 Ãö
T1
UÑ
Uo
Ñ
È
Ô
Ó
U
VS1
+
VS6
VS1
VS4
VS3
VS6
VS5
VS2
Ud
L
ID
M1
+
LM
-
UB
N.I. Usenkov.
Električni
Slika
3
sky drive
-

Za performanse motora u sva četiri
kvadrantima se koriste reverzibilni upravljani ispravljači,
koji se sastoje od dva nereverzibilna ispravljača, na primjer sa
nulti izlaz sl. 4.
a)
~ 380 V; 50 Hz
b)
T1
2
UC
U
U
With
I
F
At
VS1
+
VS6
VS1
VS4
VS3
VS6
VS5
VS2
L1
-
2
L
1 min
0
min
M
1 2
1max
M1
UB
2 2
L2
+
max
-
N.I. Usenkov.
Električni
Slika
4
sky drive

Reverzibilno
pozvao
pretvarači,
dozvoljavajući
promijenite polaritet istosmjernog napona i struje u opterećenju.
Reverzibilni SW koristi dva osnovna principa
Kontrola ventilskih setova: spojena i odvojena.
Zajednička kontrola obezbeđuje napajanje iz sistema
pulsno-fazno upravljanje tiristoriskim kontrolnim impulsima
Uα istovremeno na tiristorima oba seta - VS1, VS3, VS5
(katodna grupa) i VS2, VS4, VS6 (anodna grupa). Istovremeno, zbog
prisustvo ugla pomaka između kontrolnih impulsa dva seta
tiristori blizu π, jedan od njih radi u ispravljaču
režim i provodi struju, a drugi, koji radi u inverterskom režimu, struju
ne sprovodi. Da bi se osigurala takva kontrola između prosjeka
EMF vrijednosti ispravljača i pretvarača moraju postojati
odnos
, međutim, zbog razlike trenutnih vrijednosti
EMF između setova tiristora teče tzv
balansna struja. Da biste ga ograničili u krugu prikazanom na sl.
4a, dati su prenaponski reaktori L1 i L2.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Šeme ventilskih pretvarača,
obezbjeđujući promjenu smjera
protok energije
U automatizovanim električnim pogonima
podesite brzinu pogonskog motora.
potrebno
Kada koristite DC mašine, postoji
zadatak nije samo kontrola brzine rotacije, (za
promjenom veličine napona napajanja), ali i
promjena smjera rotacije (obrnuto). Za ovo
potrebno je promijeniti oba polariteta napona
opterećenje i smjer struje u opterećenju.
Ovaj problem se rješava posebnim
DC pretvarač bez primjene
kontaktna oprema,
takozvani revers
N.I. Usenkov. Električni
dc pretvarač
struja, koja se sastoji
sky drive

koji se sastoji od dva seta ventila, od kojih svaki
omogućava struji da teče kroz opterećenje u samo jednom
smjer.
Sve postojeće sheme pretvarača reverznih ventila
mogu se podijeliti u dvije klase:
unakrsne ("osam") šeme i
kontraparalelna kola.
U unakrsnim krugovima (slika a - nula i b - most)
transformator ima dvije grupe izoliranih namota ventila,
iz kojih se napajaju dva seta ventila.
U krugovima jedan uz drugi (slika c), samo jedan
grupa namotaja ventila transformatora.
Obrnuto
su:
pretvarači
većina
trofazna nula;
dvostruki trofazni sa izjednačavanjem
reaktor i
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
rasprostranjena

Trofazni reverzni pretvarač
sa nultim izlazom
A
T1
C
Usync
N
a
UZ1
B
b1
1
c1
a2
b
c2
2
Iur2
Lur1
ID1
Uda
Iur2
VS1…
VS3
US2
Lur2
ID2
M1
N.I. Usenkov. Električni
LM1
sky drive
VS4…
VS6
SIFU 1
SIFU 2
Usync
Uzs

Za induktivne se koriste trofazni ispravljački krugovi
opterećenje za napajanje pobudnih namotaja električnih mašina,
šestofazni
za napajanje sidrenih lanaca motora,
dvanaestfazni posebno snažni električni pogoni.
Rad reverznog pretvarača
Pretpostavimo da je u početnom trenutku vremena mašina
rotira u smjeru kazaljke na satu brzinom od n o/min. Istovremeno, ona
razvijena povratna EMF Ejak i struja I je tekla kroz sidreni krug
(slika
). Mašina je bila pogonjena od prve
Komplet ventila za pretvarač UZ1 koji radi u
režim ispravljanja. Za smanjenje brzine rotacije
mašine, potrebno je smanjiti napon napajanja koji joj se dovodi, tada
postoji potreba za povećanjem ugla upravljanja tiristora
VS1,VS2,VS3 od UZ1 ispravljača.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

U isto vrijeme, zbog inercije motora, njegov povratni EMF Ejak ne može
se naglo mijenja i ispada da je veći od napona Ud1 na
izlaz
konverter
(na
sidro
motor).
ventili
pretvarač UZ1 se brzo gasi i struja opterećenja se smanjuje
do nule. Ali na stezaljkama sidrenog lanca električne mašine,
rotirajući po inerciji, povratni EMF Eyak je sačuvan, koji
omogućava korisnu upotrebu kinetičke energije rotacije
pogon, pretvarajući ga u električni, i to u isto vrijeme brzo
uspori električni automobil.
Da biste to učinili, morate pretvoriti prvi komplet ventila u
inverterski režim, tj. povećati ugao α1 > 90°. Ali prvo
Komplet pretvarača UZ1 se ne može koristiti u pretvaraču
način rada, jer je potrebno imati obrnuti polaritet na mašini
napon Ud1. Dakle, drugi
set ventila UZ2 (α2 > 90°), na čiji je izlaz spojen
opterećenje paralelno sa izlazom prvog seta UZ1. Auto
radi u generatorskom režimu, tako da je njegova brzina rotacije
pada. Shodno tome, back-EMF Eyak, koji je
napon napajanja N.I.
za Usenkova.
drugi električni
UZ2 kit koji djeluje
inverterski način rada. sky drive

n
Kočenje
Motor e
Overclocking
način rada
Motor
način rada
0
t
Obrnuto
I
E
0
t
<90
US2
AT
I
>90
I
>90
<90
UZ1
AT
UZ1
<90
AT
Slika 1.2. Dijagram načina rada
DC električna mašina
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Kada se električna mašina zaustavi (Ejak=0; n=0), možete
pretvoriti drugi set UZ2 ventila u ispravljač
način rada (α2<90°). При этом электрическая машина опять переходит
u motorni mod i pokreće ga drugi set ventila
US2.
Smjer
rotacija
automobili
promjene
na
suprotno (motor rikverc) i ona počinje ponovo
ubrzati (od n=0 do date brzine, na primjer, do
n=nnom u trećem kvadrantu pogonskih koordinata: n i I ili n
i M).
Ako je ponovo potrebno obrnuto, onda
ugao α2 drugog seta ventila UZ2, njegovi ventili su zatvoreni.
Prvi set ventila UZ1 se pretvara u inverter
mod (α 1>90°), smjer struje armature Id je obrnut,
električna mašina radi u generatorskom režimu do
potpuno zaustavljanje motora.
U budućnosti, sa smanjenjem ugla α1> 90°, prvi set
ventila UZ1 se prebacuje na ispravljački režim i
motor se ubrzava do podešene brzine.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Regulirajuća karakteristika reverzibilnog
konverter
Uda
Ud0
Udα1
α1
Mode
ispravljač
0
Udβ1
π
π/2
Mode
inverter
α2
β1
-Ud0
Udβ
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
α
β

Ako su prosječne vrijednosti naprezanja na
na izlazu UZ1 i UZ2 dobijamo izraz
Udocosα1 = Udocosβ2.
Stoga je neophodno da je α1= β2. Od u
mod invertera β =180°- α, tada uslov jednakosti
prosječne vrijednosti napona u krugu za izjednačavanje
može se predstaviti kao α1+ α2 =180°, gdje su α1 i α2 uglovi
upravljanje tiristorima prvog i drugog seta
ventili, računajući od prirodnog
otključavanje tiristora.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Vanjske karakteristike reverzibilnog
konverter
Vanjske karakteristike ispravljača i pretvarača
skupovi su u ovom slučaju nastavak jednog
drugu i daju linearni rezultujući vanjski
karakteristike reverznog pretvarača
Uda
β1
α1
β1 > β
2
α2 > α
β3 > β
2
1
α3 > α
2
Mode
inverter
Mode
ispravljač
0
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
ID

Zajednička kontrola ventila
kompleti
Ako se kontrolni impulsi primjenjuju istovremeno na
ventili oba seta UZ1 i UZ2 i regulacioni uglovi
tiristori ispunjavaju uslov
α1 + α2 = π,
kontrolu
ventil
pristao.
grupe
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
pozvao

Odvojena kontrola ventila
kompleti
Da bi se dobio električni pogon koji radi u sva četiri
kvadranta polja: ω - I ili ω - M, potrebno je koristiti obrnuto
tiristorski pretvarač koji obezbeđuje protok struje armature
motora u oba smjera.
Reverzni pretvarači sadrže dvije grupe tiristora,
spojeni u suprotnoj paraleli jedno s drugim.
U ovoj shemi, dva seta ventila UZ1 i UZ2, svaki sastavljen prema
trofazno mostno kolo, spojeno paralelno jedno s drugim sa
suprotan polaritet na strani ispravljene struje.
Impulse za otključavanje primijeniti istovremeno na obje grupe tiristora
nije moguće jer će doći do kratkog spoja. Stoga, u ovoj šemi
može samo da radi
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

jedna grupa tiristora UZ1 ili UZ2; drugu grupu
tiristori moraju biti zatvoreni (impulsi otvaranja
uklonjen).
Dakle, obrnuti pretvarači sa
odvojeno upravljanje - ovo su pretvarači, in
koji kontrolni impulsi dolaze samo do jednog
iz setova ventila koji provode struju. impulsi
kontrola drugog seta ventila u ovom trenutku nije
se isporučuju i njegovi ventili su zatvoreni. Reaktor Lur u šemi
možda nedostaje. Vidi Gorby243s
Sa odvojenom kontrolom ventila,
samo ona grupa tiristora, koja je trenutno
mora provoditi struju u opterećenju. Odabir ove grupe
ovisi o smjeru kretanja aktuatora ("Naprijed" ili
"Nazad") i iz režima rada pogona: motor
način rada ili regenerativno kočenje.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Tabela 1 - Izbor kompleta ventila
EP način rada
Motor
Kočnice
Smjer
pokreta
"naprijed"
UZ1
US2
"nazad"
US2
UZ1
U EA sistemima upravljanja, odabir i uključivanje željene grupe
tiristori se proizvodi automatski pomoću logičke
sklopni uređaj LPU, čiji je princip konstrukcije
prikazano na slici.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Prihvatamo smjer struje armature kada radimo "Naprijed".
motorni mod za pozitivno. Sa pozitivnim signalom
podešavanje brzine ωset, koja odgovara kretanju
"Naprijed" i
signal greške brzine, koji je također u motornom modu
će biti (ωset- ω)≥0, signal koji dolazi u LPU iz strujnog regulatora,
imaće znak (+). U skladu s tim, zdravstvena ustanova će uključiti elektroniku
ključ QS1, koji daje impulse za otključavanje tiristoru
grupa UZ1. Kontrolni ugao α1 postavlja sistem
automatska regulacija prema izlaznom signalu
strujni regulator RT. Oba SIFU (1) i (2) rade zajedno tako da
koliki je zbir zbira uglova
α1 + α2 = π .
(1)
Dakle, za tiristorsku grupu koja radi u
u režimu ispravljanja, okidački impulsi se primjenjuju pod uglom α1 =
0…π/2. Istovremeno, SIFU2 generiše impulse
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

kontrolni ugao α2 = π - α1, tj. kontrolni ugao,
relevantan
inverter
režim
rad
pretvarač UZ2. Međutim, budući da je elektronski ključ
QS2 je otvoren, kontrolni impulsi na tiristori grupe
UZ2 nisu primljeni.
UZ2 pretvarač je zatvoren, ali
pripremljen za rad u inverterskom režimu.
Takve
princip
pristao
menadžment
setovi ventila, definisani sa (1), dozvoljavaju
odgovaraju mehaničkim karakteristikama pogona
motor i način kočenja, kao što je prikazano u
figure.
At
potreba
kočenje
voziti
referentni signal brzine ωset se smanjuje. Greška do
brzina mijenja znak (ωass - ω)<0, и на входе ЛПУ знак
signal se mijenja od (+) do (-), prema čemu
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Kontakt QS1 se gasi i kontakt QS2 se uključuje. kako god
uključivanje kontakta QS2 se ne dešava odmah, već sa nekim
vremensko kašnjenje potrebno da struja armature do
smanjen na nulu i tiristori UZ1 su vratili blokadu
svojstva. Pad struje na nulu kontroliše strujni senzor DT i
nul-organ ALI (u drugim shemama, za ovu svrhu,
senzori provodljivosti ventila).
Kada struja padne na nulu, nakon određenog kašnjenja
vremena, ključ QS2 se uključuje i pretvarač počinje da radi
UZ2, već pripremljen za rad u inverterskom režimu. Pogonska jedinica
ulazi u režim regenerativnog kočenja, ukupno vrijeme
komutacija tiristorskih grupa je 5 - 10 ms, što je
prihvatljivo da osigura visok kvalitet ES kontrole.
Kada radite u motornom režimu u smjeru "Natrag", znak
referenca brzine je negativna, a apsolutna vrijednost
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

greške brzine |ωset - ω | pozitivno, dakle
LPU ulaz prima negativan signal i uključuje se
ključ
QS2.
Radi
konverter
US2
in
režim ispravljanja. Logička pravila rada
LPU su ilustrovane u tabeli 2.
Koriste se i druge šeme zdravstvenih ustanova.
Mehaničke karakteristike pogona unazad TP-D
sa odvojenom kontrolom prikazani su na slici.
Sa kontinuiranom strujom
su opisane jednačinom (1).
sidra
motor
oni
U režimu diskontinuiranih struja u području malih
vrijednosti momenta, linearnost karakteristika je narušena.
U savremenim strujnim i brzinskim zatvorenim sistemima
regulacije, zahvaljujući upotrebi adaptivnog
kontrolera, moguće je linearizirati mehanički
karakteristike EP iN.I.
priUsenkov.
mali električni
trenutne vrijednosti.
sky drive

Tabela 2 - Logika rada zdravstvene ustanove
Potpiši
Potpiši
Potpiši
Uključeno
Radi
Mode
ωass
|ωass- ω|
na ulazu
ključ
rad
zdravstvenu ustanovu
QS
pretvoriti
eh
+
+
+
QS1
UZ1
+
-
QS2
US2
-
+
-
QS2
US2
-
-
+
QS1
UZ1
N.I. Usenkov. Električni
sky drive
električni pogon
a
Motor
th
Kočnice
Motor
th
Kočnice

Vanjska karakteristika ispravljača
Uda
Ud0
Ud1
0
ID
I d1
I k.z
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

7. Električni pogon i automatizacija industrijskih instalacija i tehnoloških kompleksa

Tehnička implementacija
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Zadatak 1. Odrediti vrijednosti redukovanih momenata J i Ms at
podizanje tereta (slika 1), ako je poznato: Jd = 3,2 kg m2; Jr.o.=3,6 kg m2;
prijenosni odnos mjenjača p=0,96; Efikasnost izvršnog organa
(bubanj) B=0,94; ugaona brzina motora ω=112 rad/s; brzina
opterećenje dizanja v=0,2 m/s; masa tereta m=1000 kg.
Objašnjenje.
Smanjeni statički moment:
Mc
F p . o. p . o.
p B D
m g p.o.
p B D
1000 9,81 0,2
19.41Hm
0,96 0,94 112
Smanjeni moment inercije J:
J
J D J ro
i p2
m(
2 3,2 3,6
0,2 2
1000
) 3,3 kg m2.
2
D
112
6,14
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Jd, np, ip, str
M, d, Jd
D
PU
Mpo, po, jpo
RO (b) i šema 3. Upoznajte se sa
MatLab7/Simulink3.
biblioteka
major
blokova
in
program
4. Sastaviti blok model laboratorijske postavke za izvođenje
istražiti u skladu sa zadatom temom i dati kratak opis
korišteni funkcionalni uređaji i virtualna mjerenja
aparati.
5. Istražite postavke virtualne laboratorije i unesite početni
podatke u dijaloškim okvirima programa. Formulirajte plan
eksperiment.
6. Po završetku radova sačiniti izvještaj o strukturi:
Naziv rada i svrha rada;
Opis laboratorijskog stalka;
Analiza oscilograma eksperimentalnih ovisnosti;
Nalazi.
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Rad br. N. Istraživanje elektromotornog pogona prema
struktura "ispravljač-konverter-sinhroni motor"
Blok model električnog pogona sa asinhronim motorom
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

Rezultati simulacije
N.I. Usenkov. Električni
sky drive

N.I. Usenkov. Električni
sky drive

MINISTARSTVO PROSVETE I NAUKE

RUSKA FEDERACIJA
FEDERALNA AGENCIJA ZA OBRAZOVANJE
DRŽAVNA OBRAZOVNA USTANOVA

VISOKO STRUČNO OBRAZOVANJE
UFIMSKY STATE OIL

TEHNIČKI UNIVERZITET

V.I.BABAKIN

Kurs predavanja iz discipline:

„Automatski električni pogon standarda

proizvodnih mehanizama i tehnoloških

kompleksi."
Dio 2.

Ufa 2007

1.AED sa asinhronim motorom 4

1.1AEP sa IM sa reostatskom kontrolom 4

1.2AEP sa AKZD sa podesivim naponom koji se dovodi na stator AD 5

2. Trenutno stanje AED-a sa AC motorima 7

2.1 Problemi sinteze i kontrole AED 7

3. Automatski asinhroni električni pogon koristeći sinhroni

Pretvarači frekvencije električnih mašina 9

4. Automatski asinhroni električni pogon koji koristi asinhroni

Pretvarači frekvencije električnih mašina 11

5.Automatski električni pogon sa AC motorom sa statičkim frekventnim pretvaračima (SFC) 11

5.1 Pretvarač frekvencije sa DC linkom 12

13

7. AEPT sa PE sa kontrolisanim ispravljačem u strukturi………………………… .14

8. Kontrola brzine u AED sa FC sa UV………………………………………………… ...17

9. Počnite u AED sa FC sa SW…………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

10. Kočenje u AED-u sa SW………………………………………………………………………..19

10.1.Snažno kočenje unazad (RT)…………………………………………………………… ..19

10.2.Dinamičko kočenje…………………………………………………………………… 19

10.3. Obrnuto …………………………………………………………………………………………………. ..20

11. Prednosti i nedostaci AED sa FC sa SW………………………………………………………… .20

12. Automatizirani električni pogon pomoću invertera sa WIDE……………………….20

13. Regulacija brzine, startno kočenje u AED sa WID…………………………… ...21

13.1 Kontrola brzine u AED-u sa WID…………………………………………………………… …21

13.2 Pokretanje u AED-u sa SHIRD-om………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

13.3 Kočenje u AED-u sa SHIR-om …………………………………………………………………… 22

14 Automatizirani električni pogon pomoću PWM invertera……………………………….22

15 Princip rada pretvarača sa PWM-om…………………………………………………………………………..23

16 Šematski dijagrami pretvarača s PWM-om……………………………………………………………24

17 FC sa PWM baziranim na tiristorima koji se ne mogu zaključati……………………………………………..25

18 Elementna baza savremenih frekventnih pretvarača………………………………26

18.1 Filteri za napajanje………………………………………………………………………………………27

18.2 Karakteristike modernih moćnih prekidača za napajanje sa dvostranim hladnjakom

19 Glavni dijagrami pretvarača na bazi IGBT tranzistora………………………………………………29

20 Kontrola brzine u AED-u sa FC sa PWM-om……………………………………………….29

21 Počevši od AED-a sa FC sa PWM-om…………………………………………………………………………………..29

22 Kočenje u AED-u sa PWM inverterom………………………………………………………… .29

23 Hitni načini rada u AED-u sa FC sa PWM-om…………………………………………………………29

24 Utjecaj dužine montažnog kabela na prenapon na stezaljkama motora……….30

25 Principi i osnove vektorske kontrole…………………………………………………………34

26 Realizacija vektorske kontrole……………………………………………………………………..36

27 Automatski AC električni pogon sa direktnom konverzijom

Frekventna lopatica (LFC)…………………………………………………………………… ..38

28 Automatski pogon naizmjenične struje u kaskadnim krugovima………….40

29 Automatizirani električni pogoni sa kaskadama elektromotora……………………………………………………………………………………………… 42

30 Automatizirani električni pogoni sa kaskadama elektromehaničkih elektromašina………………………………………………………………………………………………………..43

31 Automatski električni pogoni sa asinhronim ventilskim stepenicama (AVK).44

32 Automatizovani AC pogoni sa mašinama sa dvostrukim napajanjem

Niya…………………………………………………………………………………………………………. .45

33 Automatski pogoni naizmjenične struje sa mašinama s dvostrukom snagom u sinhronom načinu rada……………………………………………………………………… 46

34 Automatski AC pogoni sa mašinama sa dvostrukim napajanjem

Niya u asinkronom modu………………………………………………………………………..48

35 Automatski AC električni pogoni sa motorom bez četkica …50

36 Automatski servo AC pogoni……… …….52
1. AED sa asinhronim motorom
1.1 AED sa IM sa reostatskom regulacijom.

Ove šeme se koriste za IM sa faznim rotorom.

Princip rada: Promjenom aktivnog otpora kruga rotora utičemo na klizanje, a mijenjamo i kutnu brzinu.

Jedan od najvažnijih pokazatelja kvaliteta regulacije je glatkoća. U ovom slučaju, to ovisi o broju koraka dodatnog otpora uvedenog u krug rotora, koji je, pak, ograničen standardnom upravljačkom opremom pomoću krugova relej-kontaktora. Povećanje broja stupnjeva povlači za sobom povećanje broja releja i kontakata, što će zauzvrat dovesti do smanjenja brzine i pouzdanosti sistema u cjelini. Osim toga, takvi električni pogoni imaju niske energetske performanse, nisku efikasnost u području duboke regulacije, uz značajno povećanje dodatnog otpora, krutost karakteristike naglo se smanjuje, što će utjecati na stabilnost električnog pogona.

Kako bi se povećala glatkoća regulacije, koristi se pulsna parametarska regulacija. Suština ove metode je u naizmjeničnom uvođenju i uklanjanju dodatnog otpora u krugu rotora, dok je prosječna vrijednost jednaka:

gde je t 1 - trajanje zatvorenog stanja ključa;

T 2 - trajanje otvorenog stanja ključa.

sl.2

ω će se glatko mijenjati u prolazu između dvije granične karakteristike ε=1 i ε=0

Opseg kontrole brzine u EA sa kontrolom reostata ograničen je na:

1. 
   Veliki gubici snage (niska efikasnost)
2. 
   Niska stabilnost (D=1,5÷1).

^ 1.2 AED sa AKZD sa podesivim naponom koji se dovodi na stator IM.
Princip rada takvih električnih pogona je da kada se napon koji se dovodi na stator smanji proporcionalno kvadratu napona, elektromagnetski moment opada i brzina rotacije ω opada.
Regulacija se provodi pomoću regulatora napona uključenih u statorski krug. Postoje dvije vrste regulacije:

• 
  impuls;
• 
  kontinuirano.

Do nedavno su se uglavnom koristile metode impulsne kontrole.

Najjednostavniji dijagram impulsnog upravljanja:
sl.3
U ovom slučaju, učestalost zatvaranja i otvaranja je proporcionalna učestalosti mreže f ≤ 200 Hz. Kada se radni ciklus kontrolnih impulsa promijeni, efektivna vrijednost napona se mijenja:
Kada je ε=1, motor radi na prirodnoj mehaničkoj karakteristici, dok su ključevi K stalno zatvoreni. Kako ε opada, kutna brzina se smanjuje. U ovom slučaju, kritični moment M CR se smanjuje, kao rezultat smanjenja kapaciteta preopterećenja (krutosti) radnog dijela mehaničke karakteristike. Pri malim vrijednostima radnog ciklusa, tj. pri malim brzinama, pogon je nestabilan.

Nedostaci:

• 
  Niske energetske performanse, koje su povezane s povećanjem napona i brzine, kao i s prolaznim elektromagnetnim procesima uzrokovanim uključivanjem i isključivanjem namotaja statora motora.
• 
  Takvi električni pogoni mogu raditi samo u kontinuiranom režimu, jer. ne omogućavaju kratkotrajno pokretanje i zaustavljanje motora.

Nešto bolje, u tom pogledu, indikatori imaju elektromotore sa impulsnom regulacijom napona i izmjenom faze impulsa.

KN se uključuje u intervalima isključenog stanja tastera KV, na ε=0 impulsa koji kontrolišu tastere KV. EA će raditi u režimu kočenja protiv prekidača. Porodica mehaničkih karakteristika u takvom EA će biti rigidnija u radnom dijelu (kapacitet preopterećenja je manji).

Razlika između mehaničkih karakteristika u impulsnoj regulaciji napona i impulsnoj izmjeni faza (u radnom dijelu električni pogon radi stabilnije). Pri vrlo malim vrijednostima ε, karakteristike prelaze u područje kočenja kontra-ožičenjem, što omogućava brzo zaustavljanje motora. Takvi električni pogoni su za povremene načine rada, ali ti električni pogoni imaju još niže energetske performanse, tk. nametanje motornog i kočionog režima uzrokuje gotovo stalne elektromagnetne tranzijente, praćene velikim gubicima snage.

Nedostaci:

Smanjenje napona napajanja pri konstantnoj snazi ​​na osovini motora dovest će do smanjenja napona na terminalima rotora, povećanja struje rotora, smanjenja faktora snage motora i smanjenja učinkovitosti.

Indikatori kvaliteta:

1. 
   Niskoenergetske performanse;
2. 
   Niska stabilnost regulacije:
3. 
   Raspon upravljanja D=1,5÷1;
4. 
   Glatkoća je visoka;
5. 
   Smjer jedne veze "dolje";

Preporučljivo je regulisati M=konst jer ovo vam djelimično omogućava da se riješite prvog nedostatka.

Trenutno se široko koriste EP sa kontinuiranom regulacijom napona:

• 
  RN-AD;
• 
  TRN-AD.

Takvi električni pogoni imaju mnogo bolje energetske performanse od ED sa IRN, ali sve ostale performanse su iste.
Nedavno su takvi električni pogoni dobili nerazumno široko oglašavanje. Predlaže se da se koriste za mehanizme koji rade u ponovljenom kratkoročnom režimu. Regulacija ω u TRN-IM sistemu se vrši promjenom napona na terminalu statora promjenom ugla paljenja tiristora. Sl.5

^ Prednosti EP prema TRN-AD sistemu: Što se tiče početnih troškova, to je 30-40% jeftinije od EP sa frekventnim pretvaračem; troškovi održavanja se smanjuju za 20-50%.

^ Nedostaci EP prema TRN-AD sistemu: Niski opseg upravljanja D=2÷1.

Ovaj nedostatak se donekle može eliminisati upotrebom AED-a sa podesivim EMF-om u namotaju statora, tj. ne regulacija napona, već EMF.

^ 2. Trenutno stanje AED-a sa AC motorima.

2.1 Problemi sinteze i kontrole AED.
Kontrolni objekat -

1. 
   ED (elektromehanički pretvarač);
2. 
   SP (energetski električni pretvarač);
3. 
   IP (mjerni pretvarač).

1) ED(elektromehanički pretvarač).

Najšira klasa elektromotora koji se koriste u modernom elektromotoru AKZD za opće industrijske namjene. Ovi motori su dizajnirani za upotrebu u pogonima s promjenjivom brzinom, za direktno povezivanje na industrijsku mrežu. U osnovi, promjene u ovoj oblasti su u prirodi nekih poboljšanja dizajna elektromotora. Razvijaju se i masovno se proizvode specijalne modifikacije AKZD, namenjene za upotrebu u frekventno kontrolisanom električnom pogonu (Siemens, AKZD se razvija i serijski proizvodi pet godina za upotrebu na niskim i visokim frekvencijama napajanja od 500-1000 Hz ). Osim toga, povećana je proizvodnja LED dioda sa pobudom iz permanentnih magneta (beskontaktno). Ovi elektromotori imaju poboljšane pokazatelje težine, veličine i cijene, a nisu inferiorni u pogledu tehničkih i energetskih pokazatelja. Među obećavajućim EM je induktorski motor, koji, prema riječima programera, ima mnogo bolje tehničke i energetske karakteristike i zahtijeva vrlo jednostavan pretvarač snage (cijena električnog pogona je znatno niža). Sinhroni reluktantni elektromotor ima indikatore težine i veličine koji se nalaze u intervalu između IM i SM, a istovremeno značajno veću energetsku efikasnost uz mnogo nižu cijenu.
2) SP(energetski električni pretvarač);

U oblasti SP u elektro pogonu sa DC motorima trenutno se uglavnom koriste pretvarači koji imaju strukturu ispravljača - AVI. Štaviše, ako prije 2000. godine zahtjevi za kvalitetom ispravljanja nisu bili regulirani, sada se pojavio niz regulatornih dokumenata koji striktno reguliraju prisustvo ispravljačkih uređaja u strukturi zajedničkog poduzeća. To su standardi IEEE-519, IEC555 - standardi integracije; GOST 13109. Za poboljšanje pokazatelja kvaliteta modernih zajedničkih ulaganja, posebno za poboljšanje kvalitete potrošnje energije, odnosno za povećanje faktora snage, trenutno se koriste ispravljači na potpuno kontroliranim prekidačima sa stabilizacijom izlaznog napona. Kola sa dodatnom induktivnošću, kola sa prekidačkim ulaznim ključem implementirani su pomoću pametne tehnologije. Međutim, čini se da su SP-ovi sa nekontrolisanim ispravljačima efikasniji i jeftiniji. JV trenutno koristi modernu bazu koja koristi moderne elektronske uređaje kao što su MGT ili IGST tiristori, kao i potpuno kontrolisane IGBT tranzistori. Osim toga, trenutno se razvijaju tranzistori s naponskom rezolucijom od 6-10 kV.

Trenutno, najperspektivniji način rada SP-a je visokofrekventni PWM mod sa frekvencijom modulacije od 20 kHz i vektorskom kontrolom (utjecaj kroz komponentu struje statora koja formira moment i fluks). Ovaj način rada je najpovoljniji za motore s nominalnom frekvencijom od 500-1000 Hz. u ovom slučaju, problem usklađivanja frekvencije modulacije sa frekvencijom napona koji napaja motor je mnogo lakše riješen. Trenutno, obećavajući tip zajedničkog ulaganja je i NFC, koji ima matričnu strukturu sa matričnim sistemom kontrole. Prednost ovakvih pretvarača je odsustvo reaktivnih elemenata, tj. kapacitivnosti i induktivnosti u strujnom kolu, gotovo sinusni oblik izlaznog napona i struje, kao i mogućnost rada u vodećem cosφ modu.
3) IP(mjerni pretvarač).

Tradicionalno poznata sredstva se trenutno koriste kao primarni mjerači, koji uključuju komercijalno dostupne senzore struje i napona, Hallove senzore, tahogeneratore, fotopulse i senzore pomaka i položaja koda, elektromagnetne revolvere, selsyne, itd. Volumen upotrebe takvih modernih senzora kao što je kapacitivni laser je praktički jednak nuli. Najperspektivniji tip IP-a su indirektna brojila, u kojima se, na osnovu lako mjerljivih parametara, kao što su aktivni i induktivni otpor motora, brzina i položaj rotora, itd. Kada se koriste takvi mjerni sistemi, nema potrebe za korištenjem velikog broja senzora, a posebno senzora brzine rotacije. Takvi mjerni sistemi se nazivaju bez senzora.
^ Zadaci upravljanja električnim pogonom:

Najčešći tip problema upravljanja je problem direktne kontrole brzine rotacije EA. Osim toga, postoje posebno upravljani pogoni koji obavljaju poslove regulacije elektromagnetnog momenta, snage, ubrzanja, regulacije položaja rotora i regulacije bilo kojeg tehnološkog parametra. Osim toga, postoje zadaci stabilizacije, praćenja, pozicioniranja, osiguravanja nepromjenjivosti (je osiguravanje nezavisnosti ili slabe ovisnosti o nekontroliranim smetnjama), osiguranja autonomije (osiguranje nezavisnosti bilo kojeg parametra objekta od drugih parametara).

Sinteza upravljanja ED svodi se na pronalaženje dovoljno uslovljenog ED modela, koji trenutno u većini slučajeva predstavlja sistem Kirchhoffovih jednačina prema drugom Eleovom zakonu elektromagnetnih kola ED i SP. Obično se ove jednačine pišu za ekvivalentnu dvofaznu mašinu, kao i sistem Njutnovih jednačina za mehanička kola EP.

Glavni problem pri kreiranju EP modela:

• 
  Obračun zasićenja magnetnog kruga motora;
• 
  Obračun elastičnih mehaničkih veza;
• 
  Računovodstvo nelinearnih odnosa.

^ 3. Automatski asinhroni električni pogon koji koristi sinhrone električne mašinske frekventne pretvarače.
AED sa električnim mašinama FC imaju važnu prednost: kompatibilnost sa elektroenergetskim sistemom, tj. ne zagađuju mrežu.

Postoje dvije vrste električnih invertera:

1. 
   Elektromašinski sinhroni IF (EMSPCh);
2. 
   Elektromašinski asinhroni FC (EMASCH).

AED sa elektromašinskim SFC.

Glavni element takvog sistema je trofazni sinhroni generator koji je po snazi ​​usklađen sa pogonom AD. U ovom slučaju, izlazni napon i frekvencija određuju se kutnom brzinom osovine generatora i veličinom pobudnog magnetskog fluksa. Kada se brzina promijeni, izlazni napon će se promijeniti. Ako uzmemo napon na stezaljkama faze namotaja statora, očito je da kada F=konst sa povećanjem brzine rotacije osovine, istovremeno s povećanjem frekvencije, efektivna vrijednost izlaznog napona će se također povećati. U ovom slučaju može se primijeniti samo zakon o proporcionalnoj kontroli.

sl.6

PC uključuje:

• 
  Glavna veza je trofazni sinhroni generator (G2);
• 
  DPT NV (D2) izlaz G-D sistema je povezan pomoću osovine sa SG;
• 
  Pomoćni pogonski motor AKZ (D1) sa nereguliranom brzinom.

Faktor proporcionalnosti C izlaznog generatora (G2) može se promijeniti promjenom I B3 pomoću otpornika R 3 . Brzina rotacije osovine generatora G 2 reguliše se I V1 generatora (G1) pomoću reostata R 1, kao i I V2 motora (D2) reostatom R 2. U ovom sistemu, kontrola brzine je moguća u oba smjera od nominalne. Međutim, gornji raspon kontrole brzine se rijetko koristi jer motor radi na naponu većem od nazivnog napona. Kod potpuno povučenih reostata R 1 i R 2, napon i brzina rotacije jednaki su nazivnoj.
Indikatori kvaliteta:

• 
  
• 
  Niska efikasnost, visoka cosφ;
• 
  P set min = 400%

Prednosti AED-a sa ESCH:

• 
  
• 
  Lakoća kontrola.

• 
  Nedostaci AED-a sa ESCH:
• 
  Niska efikasnost;
• 
  
• 
  
• 
  Mogućnost regulacije samo prema proporcionalnom zakonu.

^ 4. Automatski asinhroni električni pogon koji koristi frekventne pretvarače asinhronih električnih mašina.
Glavni element takvog sistema je trofazni asinhroni generator koji je po snazi ​​usklađen sa pogonom AD.

sl.7

Indikatori kvaliteta:

• 
  Dvozonska regulacija, glatka, stabilna;
• 
  Niska efikasnost, visoka cosφ;
• 
  P usta min = 200-400%

Prednosti AED-a sa ESCH:

• 
  Nema negativnog uticaja na mrežu;
• 
  Lakoća kontrola.

Nedostaci AED-a sa ESCH:

• 
  Niska efikasnost;
• 
  Prisutnost velikog broja rotirajućih dijelova;
• 
  Nezadovoljavajući indikatori težine i veličine;
• 
  Sposobnost regulacije bilo kojeg zakona.
• 
  Potreba za autotransformatorima.

^ 5. Automatski električni pogon sa AC motorom sa statičkim frekventnim pretvaračima (SFC).
Trenutno, SFC je najrasprostranjeniji i najperspektivniji tip frekventnog pretvarača kao dio automatiziranog električnog pogona s AC motorom.

HRC se klasifikuje prema sledećim kriterijumima:

1. 
   Prema strukturi konverzije energije.

• 
  FH sa direktnom konverzijom.
• 
  SFC sa DC vezom.

1. 
   Po vrsti invertori se dijele na:

• 
  FC sa mrežnim inverterima.

Prekidači za napajanje takvih pretvarača su zaključani kada se negativni poluval napona napajanja dovede na anodu.

• 
  FC sa autonomnim pretvaračem

Prekidači za napajanje takvih pretvarača su zaključani ili kada su sklopni kondenzatori ispražnjeni, ili uz pomoć kontrolnih impulsa.

• 
  IF sa AIN
• 
  FC sa AIT
• 
  AI inverter sa naizmeničnim prebacivanjem (parcijalni inverter napona)
• 
  AI inverter s pojedinačnim prebacivanjem (naponski kontrolirani inverter)

^ 5.1 Pretvarač frekvencije sa DC linkom
Trenutno je ovaj tip frekventnih pretvarača najrasprostranjeniji tip, a za razliku od NP+Ch isporučuje se kao samostalni element elektromotornog pogona.

sl.8

Gdje je U 1 trofazni naizmjenični napon sa konstantnom amplitudom.

P 1 - kontrolirani ili nekontrolirani ispravljač, koji je dizajniran za pretvaranje ulaznog sinusoidnog napona u izlazni konstantni (pulsirajući) napon.

F - filter struje ili napona je dizajniran da izgladi talase iz izlaza ispravljača.

P 2 je autonomni pretvarač struje ili napona, dizajniran za pretvaranje uglađene jednosmjerne struje ili napona u trofazni naizmjenični.

M - trofazni AC motor sa kaveznim rotorom.
U predloženom blok dijagramu blok P 1 može raditi u kontrolisanom i neupravljanom režimu. Istovremeno, u prvom slučaju, AI obavlja funkcije promjene samo izlazne frekvencije pretvarača, a funkcije utjecaja na amplitudu izlaznog napona obavlja ispravljač. U drugom slučaju, AI obavlja funkcije promjene izlazne frekvencije i efektivne vrijednosti izlaznog napona.

HC opcija ima neospornu prednost, koja se sastoji u značajnom pojednostavljenju upravljačkog sistema, uprkos prisustvu CU. U ovom slučaju, cijeli sistem je znatno jeftiniji.

U slučaju NN verzije značajno je poboljšana kompatibilnost cijelog sistema sa električnom mrežom. Međutim, u ovom slučaju, shema upravljanja postaje mnogo složenija i, shodno tome, cijeli sistem postaje mnogo skuplji.
^ 6. Autonomni pretvarači (AI).
Prema stepenu upravljivosti, AI se dijele na:

• 
  AI sa alternativnim prebacivanjem.
• 
  AI sa individualnim prebacivanjem.

Razlika između ova dva invertora je u tome što u AI sa serijskim prebacivanjem svi prekidači za napajanje rade. U AI sa pojedinačnim prebacivanjem, svaki radni prekidač za napajanje ima najmanje jedan pomoćni prekidač za napajanje. Druga opcija je obično funkcionalnija, ali u isto vrijeme mnogo skuplja i manje pouzdana. Trenutno su skoro svi AI klasifikovani kao AI sa serijskim prebacivanjem.

Razmotrimo princip rada naizmjeničnog MT-a na primjeru jednofaznog MT-a u kojem su prekidači za napajanje zaključani pomoću sklopnog kondenzatora.

T 1, T2 - radni tiristori

Neka je u trenutku t = 0 T2 otvoren, T1 zatvoren; ulazni napon se primenjuje na Rn2, nakon vremenskog perioda koji je jednak periodu prebacivanja T2, impuls za otključavanje se primenjuje na T1. U ovom slučaju, ulazni napon se primjenjuje na Rn1, a kroz otvoreni krug T1, Rn1, Rn2, obrnuti napon sa Sk se primjenjuje na T2, zbog čega je T2 zaključan, itd. Period uključivanja je trajanje otvaranja ključa.

Prema obliku izlaznog napona i struje, Ai se dijeli na: U AIT-u, oblik izlaznog napona ovisi kako o redoslijedu i trajanju prekidača napajanja, tako i o prirodi opterećenja i obliku izlaza struja zavisi samo od redosleda i trajanja prekidača napajanja.

Za AIP, oblik izlazne struje ovisi kako o redoslijedu i trajanju uključivanja prekidača snage tako i o prirodi opterećenja, a oblik izlaznog napona ovisi samo o redoslijedu i trajanju uključivanja prekidača napajanja.

Eksterna razlika između AIT-a i AIP-a: AIT ima ulazni L - filter i ulazni L ili LC filter. Osim toga, ako se u krugu pretvarača koriste ne potpuno kontrolirani prekidači napajanja, tada postoji jedan kondenzator za svaku fazu AIT-a, a AIP ima jedan prekidački kondenzator za svaki prekidač za napajanje.

Razmotrite rad jednofaznog AIT-a.

T1, T3 - prekidači za napajanje anodne grupe

T2, T4 - prekidači za napajanje katodne grupe

C K - prekidački kondenzator

L je ulazni filter.
U prvom trenutku vremena dva poprečna prekidača su u otvorenom stanju - prvi iz anodne grupe, drugi iz katodne grupe. U trenutku otključavanja druga dva ključa za napajanje, prva dva su zaključana i tako dalje. U tom slučaju, ako su ključevi T3 i T2 otvoreni, kondenzator se puni u smjeru naprijed, dok su ključevi T1 i T4 otvoreni, kondenzator se puni u suprotnom smjeru.

sl.11

U trenutku t = 0, impuls za otključavanje se primjenjuje na T1 i T4. kondenzator Ck je u ovom trenutku prethodno napunjen, a kada se T1 i T4 otvore, on se prazni na T3 i T2 u smjeru negativnog polariteta, čime se T3 i T2 zatvaraju. u sljedećem vremenskom periodu jednakom periodu uključivanja T1 i T4, struja kroz otpor opterećenja će teći u pozitivnom smjeru. Nakon nekog vremena, kondenzator se puni u suprotnom smjeru. U ovom trenutku na T3 i T2 se primjenjuje impuls za otključavanje, kondenzator se prazni u smjeru negativnog polariteta, zaključava T1 i T4, struja teče kroz T4, Zn i otvoreni T2 i imat će negativan smjer.

^ 7. AEPT sa vanrednim stanjem koji u svojoj strukturi ima kontrolisani ispravljač.
Trenutno postoji tendencija proširenja opsega primjene kontroliranih ispravljača u FC strukturi, posebno u onim elektromotorima kojima je zbog tehnoloških uvjeta potrebno često kočenje (tj. za elektromotor koji radi u S5 povremenom način rada). To je zbog činjenice da SW ima tako važno svojstvo kao što je bilateralna provodljivost. To omogućava korištenje takvog energetski učinkovitog tipa kočenja kao što je regenerativno. Ali negativna svojstva ugljikovodika ne mogu se potpuno eliminirati. Trenutno se koriste pretvarači koji sadrže dva ulazna bloka: prvi je nekontrolirani ispravljač uključen u rad pogona u motornom režimu; drugi je SW uključen u rad pretvarača u načinu kočenja.

Razmotrite shemu i princip rada pretvarača s tiristorom SW i tiristorom AIT, u kojem se prebacivanje prekidača za napajanje vrši pomoću sklopnih kondenzatora.

-sl.12

Ulazna jedinica pretvarača je SW izgrađen prema šestotaktnom mostnom trofaznom ispravljačkom krugu. Glavna funkcija SW-a, pored ispravljanja, je i regulacija efektivne vrijednosti izlaznog napona pretvarača. Da bi se izgladilo talasanje izlazne struje ispravljača, koristi se serijski L-filter.

AIT se sastoji od šest prekidača za napajanje, od kojih tri T1, T3, T5 imaju zajedničku anodu i čine anodnu grupu; ostala tri T2, T4, T6 imaju zajedničku katodu i čine katodnu grupu. Princip rada AIT-a zasniva se na činjenici da se u prvom trenutku nalaze dva poprečna prekidača napajanja u otvorenom stanju: jedan iz anodne grupe, drugi iz katodne grupe. Otključavanje ključeva za napajanje vrši se u trenutku isporuke kontrolnih impulsa iz BUI (višekanalni kontrolni sistem). U ovom slučaju, redoslijed primjene impulsa na svaki ventil odgovara njihovom serijskom broju. Zaključavanje prekidača za napajanje vrši se kada se bilo koji od tri kondenzatora isprazni u smjeru negativnog polariteta i također odgovara redoslijedu izmjene brojeva prekidača za napajanje.

Na izlaznoj frekvenciji f 2 = 50Hz pretvarač radi u sljedećem režimu: razmak između dva susjedna upravljačka impulsa je
, trajanje otvaranja svakog ključa će biti 120 0 . U tom slučaju kondenzatori za blokiranje C1, C2, C3 moraju imati takav kapacitet da vrijeme jednako 60 0 zadrži naboj potrebno za zaključavanje sljedećeg ključa.
Prikazat ćemo rad pretvarača pomoću dijagrama:

1. 
   Struja iz izlaza ispravljača ima idealan ispravljeni oblik.
2. 
   Smjer struja u fazama montažnog kabla inverter-motor
   • 
     od P do D - pozitivno.
   • 
     od D do P - negativno.

sl.13

1. t = 0 Otvori T1, T6. Struja strujnog kola teče kroz prekidač za napajanje T1 faza A kabla i vraća se u fazu C kroz otvoreni T6. Istovremeno, C3 se prepunjava, u vremenskom intervalu 0-60 0 C1 se puni, a C3 zadržava napunjenost.

2. t = 60 0 Impuls za otključavanje se primjenjuje na T2. U isto vrijeme, C3 se ispušta u T6 i zaključava ga. U vremenskom intervalu 60 0 - 120 0 T1 i T2 su otvoreni. Struja teče kroz fazu A do motora i kroz fazu B od motora do pretvarača. . U tom vremenskom periodu, C2 se puni, C1 zadržava svoj naboj.

3. t = 120 0 Impuls za otključavanje se primjenjuje na T3. U ovom slučaju, C1 se ispušta u T1 i zaključava ga. U vremenskom intervalu 120 0 - 180 0 T2 i T3 su otvoreni. Struja teče kroz fazu B do motora, a kroz fazu C od motora do pretvarača. . U tom vremenskom periodu C3 se puni, C2 zadržava svoj naboj.

4. t = 180 0 Impuls za otključavanje se primjenjuje na T4. U ovom slučaju, C2 se ispušta u T2 i zaključava ga. U vremenskom intervalu 180 0 - 240 0 T3 i T4 su otvoreni. Struja teče kroz fazu B do motora, a kroz fazu A od motora do pretvarača. . U tom vremenskom periodu C1 se puni, C3 zadržava svoj naboj.

5. t = 240 0 Impuls za otključavanje se primjenjuje na T5. U isto vrijeme, C3 se ispušta u T3 i zaključava ga. U vremenskom intervalu 240 0 - 300 T4 i T5 su otvoreni. Struja teče kroz fazu C do motora i kroz fazu A od motora do pretvarača. . U tom vremenskom periodu, C2 puni C1 čuva svoj naboj.

6. t = 300 0 Impuls za otključavanje se primjenjuje na T6. U ovom slučaju, C1 se ispušta u T4 i zaključava ga. U vremenskom intervalu 300 0 - 360 T5 i T6 su otvoreni. Struja teče kroz fazu C do motora, a kroz fazu B od motora do pretvarača. . U tom vremenskom periodu, C3 se puni C2 čuva svoj naboj.

Za povećanje izlazne frekvencije potrebno je smanjiti interval između kontrolnih impulsa, za to povećavamo kontrolni kut β. U skladu s tim, sa zakonom upravljanja, efektivna vrijednost izlaznog napona će se mijenjati, posebno s proporcionalnim zakonom upravljanja, s povećanjem frekvencije, kontrolni ugao ispravljača α će se smanjiti proporcionalno povećanju kuta β.

Značajan nedostatak razmatranog kruga je potreba za korištenjem kondenzatora velikog kapaciteta potrebnih za održavanje naboja u intervalu između dva uključivanja. Djelomično se riješite ovog nedostatka omogućava korištenje AI sa reznim diodama.

sl.14

Ovdje su granične diode D1, D3, D5 i D2, D4, D6 spojene serijski u katodni i anodni krug prekidača napajanja. Njihov broj je jednak broju ključeva. Ove diode sprečavaju pražnjenje kondenzatora tokom perioda uključivanja ključa i zbog toga značajno poboljšavaju očitavanja pretvarača.

^ 8. Kontrola brzine u AED sa FC sa SW.
U AED-u s frekventnim pretvaračem i koji ima kontrolirani ispravljač u strukturi, kontrola brzine ω se provodi u širokom rasponu, uz osiguravanje dovoljno kvalitetnih pokazatelja. Regulacija ω se vrši djelovanjem na AI uz pomoć BIM-a uz istovremeno djelovanje na SW uz pomoć BWM-a u skladu sa zakonom o regulaciji. U ovom slučaju moguća je dvozonska regulacija. Međutim, za mehanizme sa M C = konst, a za mehanizme sa linearnim povećanjem M With regulacija naviše je ograničena na ono što je za to neophodno istovremeno sa povećanjem frekvencije u odnosu na f NOM, povećati napon. Kao rezultat, može doći do kvara izolacije. Podešavanje ω naviše se koristi mnogo rjeđe nego u opsegu naniže i u malim prolazima.

U opštem slučaju, porodica kontrolnih karakteristika će izgledati ovako:

sl.15
Regulatorni indikatori kvaliteta:

1. 
   Stabilnost sa regulacijom frekvencije je visoka. karakteristike u radnom dijelu imaju istu krutost.
2. 
   Glatkoća je praktično neograničena.
3. 
   Visoka efikasnost, međutim, sa dubokom regulacijom na niže od osnovne frekvencije, što zahtijeva značajno smanjenje kontrolnog ugla α ispravljača i, u ovom slučaju, faktor snage pogona u cjelini može biti vrlo nizak.
4. 
   Regulacija se uglavnom provodi sa M C = konst na osovini motora.
5. 
   Smjer je dvozonski, uglavnom se primjenjuje regulacija naniže.
6. 
   Raspon upravljanja D=100÷1.

^ 9. Počevši od AED sa FC sa UV.
Start počinje pri smanjenom naponu i na minimalnoj frekvenciji, što u skladu s tim osigurava da nema udarne struje ili minimiziranja struje i istovremeno visoke startne momente. U ovom slučaju, pretvarač radi sa dugim periodima uključivanja prekidača za napajanje, a SW sa kontrolnim uglom α = P/2. Energetska efikasnost pokretanja u takvom sistemu je smanjena zbog činjenice da na početku startovanja pogon troši veliku količinu reaktivne komponente.

sl.16

Predavanja iz discipline "Automatizovani električni pogon" Literatura 1. Chilikin M.G., Sandler A.S. General Electric Drive Course (EP).-6th ed. -M.: Energoizdat, - 576 str. 2. Moskalenko V.V. Električni pogon - M.: Majstorstvo; Viša škola, -368 str. 3. Moskalenko V.V. Električni pogon: Udžbenik za elektrotehniku. specijalista. -M.: Više. škola, - 430 str. 4. Priručnik za automatizovani električni pogon / Ed. V.A. Eliseeva, A.V. Šijanski.-M.: Energoatomizdat, 1983. – 616 str. 5. Moskalenko V.V. Automatski električni pogon: Udžbenik za univerzitete.- M.: Energoatomizdat, str. 6. Ključev V.I. Teorija električnog pogona. - M.: Energoatomizdat, str. 7. GOST R-92. Električni pogoni. Termini i definicije. Gosstandart Rusije. 8. Priručnik inženjera elektrotehnike sa.-x. proizvodnja / Tutorial.-M.: Informagrotech, str. 9. Uputstvo za izvođenje laboratorijskog rada iz osnova elektromotornog pogona za studente Poljoprivrednog fakulteta za elektrifikaciju. / Stavropol, SSAU, "AGRUS", - 45 str. 10. Savchenko P.I. Radionica o elektro pogonu u poljoprivredi. – M.: Kolos, str. Preporučeni sajtovi na Internetu: Predavanja iz discipline "Automatizovani električni pogon" Literatura 1. Chilikin M.G., Sandler A.S. General Electric Drive Course (EP).-6th ed. -M.: Energoizdat, - 576 str. 2. Moskalenko V.V. Električni pogon - M.: Majstorstvo; Viša škola, -368 str. 3. Moskalenko V.V. Električni pogon: Udžbenik za elektrotehniku. specijalista. -M.: Više. škola, - 430 str. 4. Priručnik za automatizovani električni pogon / Ed. V.A. Eliseeva, A.V. Šijanski.-M.: Energoatomizdat, 1983. – 616 str. 5. Moskalenko V.V. Automatski električni pogon: Udžbenik za univerzitete.- M.: Energoatomizdat, str. 6. Ključev V.I. Teorija električnog pogona. - M.: Energoatomizdat, str. 7. GOST R-92. Električni pogoni. Termini i definicije. Gosstandart Rusije. 8. Priručnik inženjera elektrotehnike sa.-x. proizvodnja / Tutorial.-M.: Informagrotech, str. 9. Uputstvo za izvođenje laboratorijskog rada iz osnova elektromotornog pogona za studente Poljoprivrednog fakulteta za elektrifikaciju. / Stavropol, SSAU, "AGRUS", - 45 str. 10. Savchenko P.I. Radionica o elektro pogonu u poljoprivredi. – M.: Kolos, str. Preporučene stranice na internetu:

Izvor električne energije (IEE) Upravljački uređaj (CU) Konvertorski uređaj (PRB) Elektromotorni uređaj (EM) M Prijenosni uređaj (TRD) Potrošač mehaničke energije (PME) U,I,f d F d, V d M m ( F m), ω m (V m) zadaci Slika 3 - Strukturni dijagram AED-a

3 Efikasnost AED-a Kao i za bilo koji elektromehanički uređaj, važan indikator je efikasnost AED = PRB · ED · PRD pri nazivnom opterećenju 60-95%.

4 Prednosti AED-a 1) nizak nivo buke tokom rada; 2) odsustvo zagađenja životne sredine; 3) širok raspon snaga i ugaonih brzina rotacije; 4) dostupnost regulacije ugaone brzine rotacije i, shodno tome, performansi procesne jedinice; 5) relativna lakoća automatizacije, instalacije, rada u poređenju sa toplotnim motorima, na primer, sa unutrašnjim sagorevanjem.

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE UKRAJINE

Harkovska nacionalna akademija gradske privrede

BILJEŠKE S PREDAVANJA

po disciplini

"Automatski električni pogon"

(za studente 4. godine redovnog i vanrednog obrazovanja na specijalnosti 6.090603 - "Električni sistemi napajanja")

Harkov - HNAGH - 2007

Sažetak predavanja iz discipline "Automatizovani električni pogon" (za studente 4. godine svih oblika obrazovanja specijalnosti 6.090603 - "Sistemi električnog napajanja"). Auth. Garyazh V.N., Fateev V.N. - Harkov: KhNAGH, 2007. - 104 str.

SADRŽAJ

Opće karakteristike bilješke s predavanja
Sadržajni modul 1. Automatski električni pogon - osnova za razvoj proizvodnih snaga Ukrajine. . . . . . . . . . . .
Predavanje 1
1.1.	Razvoj elektromotornog pogona kao grane nauke i tehnologije. . . . . .	6
1.2.	Principi izgradnje upravljačkih sistema Automatski električni pogon. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 2
1.3.	Klasifikacija AEP sistema upravljanja. . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
Sadržajni modul 2. Mehanika elektromotornog pogona . . . . . . . . . .		18
Predavanje 3
2.1.	Dovođenje momenata i sila otpora, momenata inercije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 4
2.2.	Jednačina kretanja električnog pogona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
Predavanje 5
2.3.	Mehaničke karakteristike DC motora nezavisne pobude. motorni način rada. . . . . . . . . . .
Predavanje 6
2.4.	Mehaničke karakteristike DC motora nezavisne pobude. Električni način kočenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 7
2.5.	Mehaničke karakteristike serijski pobuđenog DC motora. motorni način rada. . . . . .
Predavanje 8
2.6.	Mehaničke karakteristike serijski pobuđenog DC motora. Električni način kočenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 9
2.7.	Mehaničke karakteristike asinhronih motora. motorni način rada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 10
2.8.	Mehaničke karakteristike asinhronih motora. Električni način kočenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .
Predavanje 11
2.9.	Mehaničke i električne karakteristike sinhronih motora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sadržajni modul 3. tipične jedinice kola automatske kontrole motora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 12
3.1.	Principi automatskog upravljanja paljenjem i kočenjem motora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 13
3.2.	Tipični čvorovi automatskih upravljačkih kola za pokretanje DPT-a.	77
Predavanje 14
3.3.	Tipični čvorovi kola za automatsku kontrolu DPT kočenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 15
3.4.	Tipični čvorovi automatskih upravljačkih kola za pokretanje AC motora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 16
3.5.	Tipični čvorovi kola za automatsko upravljanje kočenjem motora na naizmjeničnu struju. . . . . . . . . . . . . . . .
Predavanje 17
3.6.	Jedinice električne zaštite motora i upravljačkih kola. . .	98

OPŠTE KARAKTERISTIKE SAŽETKA PREDAVANJA

Automatski električni pogon je glavni potrošač električne energije. U industrijski razvijenim zemljama više od 65% proizvedene električne energije pretvara se električnim pogonom u mehaničku energiju. Stoga razvoj i unapređenje elektromotornog pogona, koji je osnova odnosa energije i težine rada, doprinosi rastu produktivnosti i efikasnosti proizvodnje. Poznavanje svojstava i mogućnosti elektromotora omogućava inženjeru elektrotehnike da osigura racionalnu upotrebu elektromotora, uzimajući u obzir zahtjeve kako tehnoloških mašina tako i sistema napajanja. Predmet „Automatizovani električni pogon“ izučava se u sedmom semestru četvrte godine studija. Nastavnim planom i programom specijalnosti "Elektrotehnički sistemi potrošnje električne energije" za njega su predviđena četiri kredita. Popunjeni su sa šest sadržajnih modula, koji se izučavaju tokom predavanja i praktične nastave, prilikom izvođenja laboratorijskih radova i računskog i grafičkog zadatka.

Ovi zapisi sa predavanja pružaju materijal za izučavanje prva tri sadržajna modula predmeta „Automatizovani električni pogon“. U prvom sadržajnom modulu, automatizirani električni pogon se smatra osnovom za razvoj proizvodnih snaga Ukrajine. U drugom se proučavaju mehaničke karakteristike motora, pokazujući mogućnosti motora u toku rada, kako u motornom tako i u režimu električnog kočenja. U trećem modulu proučavaju se tipične komponente kola automatske kontrole motora. Na osnovu osobina motora proučavanih u drugom modulu, tipične jedinice omogućavaju automatsko pokretanje, kočenje i reverziju motora u funkcijama vremena, brzine i struje uz direktnu ili indirektnu kontrolu ovih veličina. Strukturno, tipični čvorovi su kombinovani u obliku kontrolnih stanica. Udio kontrolnih stanica u ukupnom broju električnih pogona koji se koriste u Ukrajini prelazi 80%.

Predavanje 1

1.1. Razvoj elektromotornog pogona kao grane nauke i tehnologije

Čovjek je od davnina težio da teški fizički rad, koji je bio izvor mehaničke energije (ME), zamijeni radom mehanizama i mašina. Za to je u transportu i poljoprivrednim poslovima, u mlinovima i sistemima za navodnjavanje koristio mišićnu snagu životinja, energiju vjetra i vode, a kasnije i hemijsku energiju goriva. Tako je nastao pogon - uređaj koji se sastoji od tri značajno različita dijela: motora (D), mehaničkog prijenosnog uređaja (MPU) i tehnološke mašine (TM).

Svrha motora: pretvaranje različitih vrsta energije u mehaničku energiju. MPU je dizajniran za prijenos ME sa motora na TM. Ne utječe na količinu prenesenog ME (bez uzimanja u obzir gubitaka), ali može mijenjati svoje parametre i, radi usklađivanja tipova kretanja, izvodi se u obliku kaiša, lanca, zupčanika ili drugog mehaničkog prijenosa.

U tehnološkoj mašini, ME se koristi za promjenu svojstava, stanja, oblika ili položaja materijala ili proizvoda koji se obrađuje.

U modernim pogonima kao izvor ME koriste se različiti elektromotori (EM). Oni pretvaraju električnu energiju (EE) u mehaničku energiju i stoga se pogon naziva električni pogon (EA). Njegov funkcionalni dijagram je prikazan na sl. 1.1. Pored navedenih elemenata, njegov sastav uključuje i kontrolirani pretvarač (P), uz pomoć kojeg se EE napaja iz mreže u ED.

Promjenom upravljačkog signala pretvarača U at, možete promijeniti količinu EE koja dolazi iz mreže u ED. Kao rezultat toga, količina ME koju proizvodi motor i prima HM će se promijeniti. To će pak dovesti do promjene u tehnološkom procesu čiju efikasnost karakterizira podesiva vrijednost y(t).

Prioritet u stvaranju električnog pogona pripada ruskim naučnicima

B.S. Jacobi i E.H. Lenz, koji je 1834. izumio DC motor, a 1838. ga je koristio za pogon čamaca. Međutim, nesavršenost motora i neekonomičan izvor električne energije (galvanska baterija) nisu omogućili da ovaj električni pogon nađe praktičnu primjenu.

Sredinom 19. vijeka, naučnici iz Francuske i Italije pokušali su koristiti ED sa jednosmjernim motorom za mašine za štampanje i tkanje. Međutim, DC sistem nije pružio zadovoljavajuće rješenje. Do 1890. godine samo 5% ukupne snage pogonskog motora činili su električni motori.

Široka upotreba električnog pogona povezana je s izumom 1889-1891 ruskog inženjera Dolivo-Dobrovolskog trofaznog sistema naizmjenične struje i trofaznog asinhronog motora. Jednostavnost trofaznog sistema, mogućnost centralizirane proizvodnje električne energije, pogodnost njene distribucije doveli su do činjenice da su do 1927. godine već 75% ukupne snage pogonskih motora bili elektromotori.

Trenutno se u vodećim industrijama odnos instalisane snage elektromotora prema ukupnoj instalisanoj snazi ​​pogona sa motorima svih tipova (termički, hidraulični, pneumatski) približava 100%. To je određeno činjenicom da se elektromotori proizvode za različite kapacitete (od stotinki vata do desetina tisuća kilovata) i brzine rotacije (od djelića okretaja osovine u minuti do nekoliko stotina tisuća okretaja u minuti); EP radi u okruženju agresivnih tečnosti i gasova na niskim i visokim temperaturama; zbog upravljivosti pretvarača, EA lako reguliše tok tehnološkog procesa, obezbeđujući različite parametre kretanja radnih tela TM; ima visoku efikasnost, pouzdan je u radu i ne zagađuje okolinu.

Trenutno, ukupni instalirani kapacitet električnih generatora u Ukrajini premašuje 50 miliona kW. Također su stvorene električne mreže za distribuciju takve energije na svim naponskim nivoima.

Međutim, zbog pada, prije svega, industrijske proizvodnje, stvarna potrošnja električne energije u Ukrajini osigurava se na račun polovine navedenog kapaciteta. Ovako značajna rezerva energije pouzdana je osnova za razvoj proizvodnih snaga Ukrajine, povezana s uvođenjem novih tehnologija za uštedu energije, proizvodnjom modernih visokotehnoloških proizvoda, daljnjim razvojem automatizacije i mehanizacije proizvodnje. Rješenje svih, bez izuzetka, navedenih zadataka osigurava se korištenjem različitih elektropogonskih sistema, povećanjem potrošnje električne energije elektropogonom koja se u postojećoj strukturi potrošnje već približava 70%.

1.2. Principi sistema upravljanja zgradama za automatizovane električne pogone

Posebnost modernog električnog pogona je da sadrži upravljački signal pretvarača U at formira se posebnim automatskim kontrolnim uređajem (AUD) bez direktnog učešća osobe. Takvo upravljanje se naziva automatsko, a električni pogon automatizirani (AED).

AED kontrolni sistem, kao i svaki drugi sistem automatskog upravljanja, može se smatrati sistemom koji prima i obrađuje informacije.

Prvi kanal generiše informaciju o potrebnoj vrednosti kontrolisane varijable q(t)(uticaj postavljanja).

U drugom kanalu, uz pomoć senzora, može se dobiti informacija o stvarnoj vrijednosti kontrolisane varijable. y(t) ili druge vrijednosti koje karakteriziraju EP.

Treći kanal može dati informacije o poremećenim uticajima na upravljački sistem f i (t) kao signal x i (t).

U zavisnosti od broja korišćenih informacionih kanala, postoje tri principa za konstruisanje sistema upravljanja za automatizovani električni pogon:

1) princip otvorene kontrole;

2) princip zatvorene kontrole;

3) princip kombinovanog upravljanja.

Razmotrimo funkcionalne dijagrame AED upravljačkih sistema.

AED sistem upravljanja, izgrađen na principu otvorene kontrole, naziva se otvorenim sistemom. Koristi samo jedan kanal informacija - o traženoj vrijednosti kontrolirane varijable q(t). Funkcionalni dijagram ovakvog upravljačkog sistema prikazan je na slici 1.2.

Kao iu prethodnom slučaju, čvor za sumiranje na ACU ulazu prima informacije o q(t). Strelica koja pokazuje q(t), je usmjeren na nezasjenjeni sektor čvora za sumiranje. To znači da signal za podešavanje ulazi u čvor sumiranja sa znakom “+”.

Uređaj za automatsko upravljanje generiše signal za upravljanje pretvaračem U y, koristeći samo informacije o vrijednosti pokretačke sile q(t), koji se dovodi na ulaz ACU iz komandnog tijela (CO). Kao rezultat činjenice da je svaki element funkcionalnog dijagrama pod utjecajem perturbirajućih utjecaja f i (t), količina mehaničke energije dovedene do tehnološke mašine, a time i hod

Rice. 1.2 - Funkcionalni dijagram otvorenog sistema upravljanja za AED

tehnološke operacije će se promijeniti. Kao rezultat, stvarna vrijednost kontrolirane varijable y(t) može se značajno razlikovati od tražene vrijednosti q(t). Razlika između željene i stvarne vrijednosti kontrolirane varijable u stacionarnom stanju (kada je kontrolirana varijabla y(t) ne mijenja se s vremenom) naziva se kontrolna greška Δx(t)=q(t)–y(t).

Otvoreni AED sistemi se koriste u slučaju da pojava kontrolne greške ne dovodi do značajnih gubitaka u tehnologiji (smanjenje produktivnosti TM, smanjenje kvaliteta proizvoda, itd.)

U suprotnom, kada pojava kontrolne greške značajno smanjuje efikasnost tehnološkog procesa, za izgradnju AED sistema upravljanja koristi se princip zatvorenog upravljanja. Takav sistem se naziva zatvorenim sistemom.

Koristi dva kanala informacija: do informacija o traženoj vrijednosti kontrolirane varijable q(t) dodaje se informacija o stvarnoj vrijednosti kontrolirane varijable y(t). Funkcionalni dijagram ovakvog upravljačkog sistema prikazan je na slici 1.3.

Informacije o stvarnoj vrijednosti kontrolirane varijable y(t) se dovodi u čvor za sumiranje koristeći glavnu povratnu vezu (GOS). Rečeno je da GOS "zatvara" kontrolni sistem povezujući njegov izlaz sa ulazom.

Strelica koja pokazuje y(t), usmjeren je na zasjenjeni sektor čvora sumiranja, tj. GOS signal ulazi u čvor sumiranja sa znakom “-” i stoga se GOS naziva negativnom povratnom spregom.

Rice. 1.3 - Funkcionalni dijagram zatvorenog upravljačkog sistema AED-a.

U čvoru sumiranja kao rezultat algebarskog (uzimajući u obzir predznaka) dodavanja signala q(t) i y(t) određuju se veličina i predznak kontrolne greške Δx(t)= +q(t) – y(t). Signal greške se dovodi na ulaz ACU. Zahvaljujući tome, ACU, generisanjem upravljačkog signala za pretvarač P na osnovu informacija o stvarnom odnosu zadate vrednosti i stvarne vrednosti kontrolisane varijable, obezbeđuje snabdevanje ED takve količine EE, a na ME tehnološku mašinu, da se greška upravljanja može svesti na prihvatljivu vrijednost ili svesti na nulu.

Pored GOS-a, u sistemu upravljanja mogu postojati različite povratne informacije interne za GOS (FOS). Oni kontrolišu međuparametre sistema, što poboljšava kvalitet procesa upravljanja. Sistem koji sadrži samo GOS naziva se jednopetlja, a koji pored GOS ima i VOS, naziva se višepetlja.

U sistemu izgrađenom po kombinovanom principu kombinovane su dve strukture - zatvorena i otvorena. Zatvorenom sistemu, koji je glavni, preko trećeg informacionog kanala dodaje se otvorena struktura x 1 (t) o glavnom uznemirujućem efektu f 1 (t). Funkcionalni dijagram sistema prikazan je na slici 1.4.

Glavni je perturbirajući efekat, koji ima najveću komponentu u veličini kontrolne greške.

Rice. 1.4 - Funkcionalni dijagram kombinovanog AED upravljačkog sistema

Na sl. 1.4 za glavni, uzima se uznemirujući efekat f 1 (t). Njime upravljaju posredni element (PE) i informacije o njemu x 1 (t) uveden u čvor za sumiranje. Zbog toga, ACU uvodi komponentu u upravljački signal pretvarača, koja kompenzira utjecaj f 1 (t) na tehnološki proces i smanjuje količinu kontrolne greške. Uticaj drugih uznemirujućih uticaja na grešku eliminiše glavni zatvoreni sistem.

Razmatrani primjeri nam omogućavaju da definiramo pojam „automatiziranog električnog pogona“.

Automatski električni pogon je elektromehanički sistem u kojem se, prvo, vrši konverzija električne energije u mehaničku energiju. Kroz ovu energiju pokreću se radna tijela tehnološke mašine. I, drugo, kontrolira se proces konverzije energije kako bi se obezbijedili potrebni stabilni i prolazni režimi rada TM.

Predavanje 2

1.3. Klasifikacija AEP sistema upravljanja

Klasifikacija AED upravljačkih sistema može se izvršiti prema mnogim kriterijima: prema vrsti struje motora, sistemi se dijele na naizmjeničnu i jednosmjernu struju. Po vrsti informacija i upravljačkih signala - na kontinuirane i diskretne sisteme. U zavisnosti od prirode jednačina koje opisuju procese upravljanja - na linearne i nelinearne sisteme. Često se dijele prema vrsti pretvarača ili glavne opreme: sistem - DC generator - motor (G-D); sistem - tiristorski pretvarač - motor (TP-D); sistem - tiristorski frekventni pretvarač - motor (TPCh-D) itd.

Međutim, najrasprostranjenija je klasifikacija AED upravljačkih sistema prema funkcijama koje obavljaju u tehnološkim procesima. Postoji pet takvih funkcija.

1. Sistemi za upravljanje procesima pokretanja, kočenja, vožnje unazad. Među njima se, pak, mogu razlikovati tri grupe sistema.

Sistemi prve grupe su otvoreni. Koriste se u električnim pogonima sa asinhronim motorima sa kaveznim rotorom. Pretvarač se sastoji od uređaja za prebacivanje snage (SPU) koji povezuje motor direktno na mrežu. Sva upravljačka oprema - relejno djelovanje (kontaktno ili beskontaktno).

Upravljački sistemi druge grupe su takođe otvoreni. Koriste se u električnim pogonima sa DC motorima i asinhronim motorima sa faznim rotorom, imaju složeniju strukturu STC-a, koji omogućavaju stepenasto prebacivanje otpornika ili drugih elemenata u strujnim krugovima motora. Omogućuju automatsku kontrolu pokretanja i zaustavljanja, koja ograničava struju i obrtni moment motora. Sa ručnim upravljanjem SPU, moguće je kontrolisati brzinu u malom opsegu.

Sistemi treće grupe su namenjeni za sprovođenje optimalnih procesa startovanja, kočenja, vožnje unazad. Pod optimalnim se u ovom slučaju podrazumijevaju prolazni procesi koji se odvijaju u minimalnom vremenu. To se osigurava održavanjem vrijednosti obrtnog momenta motora na nivou dozvoljene vrijednosti tokom procesa pokretanja i kočenja.

Takvi sistemi se koriste u električnim pogonima s prekidima u radu, kada je vrijeme stabilnog stanja kratko ili potpuno odsutno. Dakle, pojava kontrolne greške neće dovesti do gubitaka u tehnologiji, a sistem možda neće imati GOS.

Zatvorena upravljačka petlja u takvom sistemu formira se negativnom povratnom spregom o momentu (struji) motora. Na slici 1.4 prikazan je kao BOS. U tom slučaju, moment motora postaje kontrolirana varijabla. Stoga, ACU generiše kontrolni signal P na način da se tokom procesa pokretanja i kočenja, obrtni moment održava na potrebnom nivou ili se menja u vremenu prema traženom zakonu.

2. Sistemi za održavanje konstantne zadate vrijednosti kontrolirane varijable (stabilizacijski sistemi). Podesive vrijednosti su one koje karakteriziraju kretanje radnog tijela TM i osovine motora - brzina, ubrzanje, moment, snaga itd.

Sistemi za stabilizaciju su izgrađeni na zatvorenom principu i mogu imati funkcionalni dijagram prikazan na slici 1.4. U takvom sistemu, signal za vožnju q(t)=konst. Stoga, smanjenje kontrolirane varijable y(t), uzrokovano pojavom perturbirajućeg efekta f 1 (t), će dovesti do povećanja signala kontrolne greške na ACU ulazu. Uređaj za automatsko upravljanje generiše upravljački signal pretvarača u zavisnosti od zakona upravljanja koji se u njemu primenjuje (tip regulatora). Sa proporcionalnim zakonom upravljanja, kao regulator (P - regulator) koristi se proporcionalna (pojačavajuća) veza sa pojačanjem većim od jedinice. Stoga, s povećanjem signala, povećava se greška na ulazu P - regulatora i upravljački signal pretvarača. Kao rezultat toga, količina EE i ME će se povećati, što će dovesti do povećanja y(t) i smanjenje kontrolne greške. Međutim, to se ne može u potpunosti kompenzirati, jer će u tom slučaju signali na ulazu i izlazu P-regulatora biti jednaki nuli, EE neće biti doveden u motor i tehnološki proces će se zaustaviti.

Stabilizacijski sistem u kojem se upravljačka greška ne smanjuje na nulu, već se samo smanjuje na prihvatljivu vrijednost, naziva se statički.

Sa proporcionalno - integralnim zakonom upravljanja, regulator se sastoji od dvije paralelno povezane karike - proporcionalne i integralne (P-I - regulator). Signal greške stiže istovremeno na ulaz oba linka. Proporcionalni dio regulatora, kao iu prethodnom slučaju, pojačava signal greške. Sastavni dio kontrolera će sumirati signal greške, tj. njegov izlaz će se povećavati sve dok postoji signal greške na ulazu kontrolera. Kako je izlazni signal regulatora (upravljački signal pretvarača) zbir izlaznih signala proporcionalnog i integralnog dijela, sve dok postoji signal greške na ulazu regulatora, njegov izlazni signal će se povećavati. Kao rezultat toga, količina EE i ME u sistemu će se povećati, a kontrolna greška će se smanjiti. Kada signal greške na ulazu kontrolera postane jednak nuli, signal na izlazu regulatora će biti veći od nule, zbog činjenice da sastavni dio kontrolera, nakon što signal nestane na svom ulazu, pamti ukupnu vrijednost izlazni signal. EE će biti isporučen u motor i tehnološki proces će se nastaviti.

Stabilizacijski sistem u kojem je greška upravljanja svedena na nulu naziva se astatski.

Sa proporcionalnim - integralnim - diferencijalnim zakonom upravljanja, paralelno sa P, I. - veze uključuju diferencirajuću vezu (P - I - D - regulator).

Izlazni signal diferencijalnog dijela je direktno proporcionalan brzini promjene signala upravljačke greške. Sumirajući signale P, I dijelova regulatora, dodatno povećava upravljački signal pretvarača i količinu EE koja se dovodi u motor. Ovo pomaže da se smanji greška dinamičke kontrole, tj. razlika između željene i stvarne vrednosti kontrolisane varijable tokom prelaznog stanja u sistemu.

Sistemi stabilizacije se koriste u slučajevima kada je potrebno precizno održavati bilo koji parametar procesa, kao i kada se broj obrtaja motora reguliše u širokom rasponu.

Za formiranje procesa pokretanja i kočenja, stabilizacijski sistem može imati internu povratnu spregu o momentu motora (BOS na sl. 1.4).

Otvoreni kontrolni kanal za glavni ometajući efekat smanjuje kontrolnu grešku u statičkim sistemima.

3. Sistemi za praćenje. Kao i stabilizacijski sistemi, izgrađeni su na zatvorenom principu. Međutim, signal za vožnju q(t) mijenjaju se prema slučajnom zakonu i stvarnoj vrijednosti kontrolirane varijable y(t) treba ponoviti (pratiti) ovaj zakon.

Koriste se u tehnološkim mašinama koje zahtevaju da kada se ulazno vratilo zakrene pod bilo kojim uglom, izlazno vratilo „prati“ ulazno i ​​rotira za isti ugao.

Kada se položaji osovina poklope q(t) = y(t) a kontrolna greška je nula. Prilikom promjene položaja ulaznog vratila q(t) ≠ y(t). Signal greške se pojavljuje na ACU ulazu, pretvarač napaja EE motoru i izlazno vratilo će se okretati dok ne zauzme ulazni položaj.

4. Programski kontrolni sistemi. Koriste se u tehnološkim mašinama sa više električnih pogona. Ovi pogoni mogu biti ugrađeni u konfiguracijama otvorene i zatvorene petlje. Zajednički im je uređaj koji mijenja zadatu vrijednost regulirane vrijednosti svakog elektromotora prema unaprijed određenom programu. Istovremeno, motori pojedinih radnih tijela se automatski pokreću, rade određenim brzinama ili unazad, a pokretna radna tijela tehnološke mašine ne ometaju jedno drugo.

5. Adaptivni sistemi. Koriste se u slučajevima kada sistem izgrađen po zatvorenom principu, kao rezultat nepredviđenih promjena ometajućih utjecaja, nije u stanju da obavlja svoju funkciju, na primjer stabilizaciju kontrolisane varijable.

Da bi se osigurala adaptacija (podešavanje) zatvorenog sistema, u njegov sastav se uvodi dodatni krug, čija je osnova računarski uređaj. Kontroliše količinu q(t), y(t), uznemirujući uticaji f i (t), analizira rad stabilizacijskog sistema i utvrđuje promjene u parametrima ili strukturi ACU potrebne za adaptaciju.

Predavanje 3

2.1. Smanjenje momenata i sila otpora, momenata inercije i inercijskih masa

Mehanički dio elektromotornog pogona uključuje rotirajući dio motora, mehanički prijenosni uređaj i radno tijelo tehnološke mašine.

Rotirajući dio motora (armatura ili rotor) služi kao izvor mehaničke energije.

Uz pomoć MPU-a, rotacijsko kretanje motora se pretvara u translacijsko kretanje radnog tijela TM-a, ili promjenom omjera brzina ulaznog i izlaznog vratila MPU-a, brzina rotacije motor i radno tijelo su usklađeni. Kao MPU mogu se koristiti cilindrični i pužni zupčanici, planetarni zupčanici, vijčani parovi, radilice, letve, remeni i lančani zupčanici.

Radno tijelo TM je potrošač mehaničke energije koju pretvara u koristan rad. Među radna tijela spadaju vreteno struga ili bušilice, pokretni dio transportera, kašika bagera, kabina lifta, brodski propeler itd.

Elementi mehaničkog dijela EP međusobno su povezani i čine kinematički lanac čiji svaki element ima svoju brzinu kretanja, karakteriše ga moment inercije ili inercijalna masa, kao i skup momenata ili sile koje deluju na njega. Mehaničko kretanje bilo kojeg od elemenata određeno je drugim Newtonovim zakonom. Za element koji rotira oko fiksne ose, jednadžba kretanja je:

Gdje
je vektorski zbir momenata koji djeluju na element;

J je moment inercije elementa;

je kutno ubrzanje rotirajućeg elementa.

Za translatorno pokretni element, jednadžba kretanja ima oblik:

,

Gdje
je vektorski zbir sila koje djeluju na element;

m je inercijska masa elementa;

– linearno ubrzanje translacijskog elementa.

Koristeći ove jednačine, može se uzeti u obzir interakcija bilo kojeg elementa s ostatkom kinematičkog lanca. Zgodno je to učiniti dovođenjem momenata i sila, kao i momenata inercije i inercijskih masa. Kao rezultat ove operacije (redukcije), stvarna kinematička shema zamjenjuje se proračunskom, energetski ekvivalentnom shemom, čija je osnova element čije se kretanje razmatra. U pravilu, ovaj element je osovina motora M. To vam omogućava da najpotpunije istražite prirodu kretanja električnog pogona i njegov način rada. Poznavajući parametre kinematičke sheme, moguće je odrediti vrstu kretanja radnog tijela tehnološke mašine.

Smanjenje momenata otpora sa jedne ose rotacije na drugu zasniva se na ravnoteži snaga u sistemu.

Tokom tehnološke operacije, radno tijelo se vrti oko svoje ose velikom brzinom ω m i stvaranje momenta otpora M cm, troši struju R m =M cm ω m. Gubici snage u MPU-u se uzimaju u obzir dijeljenjem vrijednosti R m na efikasnost prijenos η P. Ovu snagu osigurava motor koji se okreće velikom brzinom ω i razvojni trenutak M sa, jednak momentu otpora smanjenom na os rotacije osovine motora M cm. Na osnovu jednakosti ovlasti dobijamo:

.

Zatim izraz za određivanje smanjenog momenta otpora M sa izgleda kao:

,

Gdje
- omjer prijenosa MPU.

Dovođenje sila otpora vrši se na sličan način. Ako je translaciona brzina radnog tela TM jednaka υ m a tokom tehnološke operacije stvara se sila otpora F cm, zatim uzimajući u obzir efikasnost Jednačina ravnoteže snage MPU-a će izgledati ovako:

.

Smanjeni moment otpora M saće biti jednako:

,

Gdje
je radijus redukcije MPU-a.

Svaki od rotirajućih elemenata kinematičke sheme karakterizira moment inercije J і . Dovođenje momenata inercije na jednu os rotacije zasniva se na činjenici da ukupna kinetička energija pokretnih dijelova pogona, upućenih na jednu os, ostaje nepromijenjena. U prisustvu rotirajućih delova sa momentima inercije J d , J 1 , J 2 , … J n i ugaone brzine ω, ω 1 , ω 2 , … ω n moguće je njihovo dinamičko djelovanje zamijeniti djelovanjem jednog elementa koji ima moment inercije J i rotirajući brzinom ω .

U ovom slučaju možemo napisati jednadžbu ravnoteže kinetičke energije:

.

Ukupni moment inercije smanjen na osovinu motora bit će jednak:

,

Gdje J d- moment inercije rotora (armature) M;

J 1 , J 2 , … J n su momenti inercije preostalih elemenata kinematičke šeme.

Dovođenje inercijskih masa m, translacijsko kretanje, također se izvodi na osnovu jednakosti kinetičke energije:

,

Dakle, moment inercije smanjen na osovinu motora će biti jednak:

.

Kao rezultat operacija redukcije, stvarna kinematička shema je zamijenjena proračunskom, energetski ekvivalentnom shemom. To je tijelo koje rotira na fiksnoj osi. Ova os je os rotacije osovine motora. Na njega djeluju obrtni moment motora M i smanjeni otporni moment M sa. Tijelo se rotira brzinom motora ω i ima smanjen moment inercije J.

U teoriji električnog pogona, takva shema dizajna naziva se mehanički sistem s jednom masom. Odgovara mehaničkom dijelu AED-a sa apsolutno krutim elementima i bez zazora.