Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Вентильно-машинный каскад - файл Лабораторная работа машинный каскад.doc


Вентильно-машинный каскад
скачать (39.7 kb.)

Доступные файлы (2):

wmkaskad.mdl
Лабораторная работа машинный каскад.doc71kb.07.09.2006 00:04скачать

Загрузка...

Лабораторная работа машинный каскад.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНО-МАШИННОГО КАСКАДА

Цель работы: изучить принцип действия вентильно-машинных каскадов на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, освоить методы моделирования таких каскадов в программной среде MATLAB.

Основные понятия

Каскадные электроприводы с асинхронными двигателями с фазным ротором в отличие от асинхронных электроприводов с параметрическими и импульсными способами управления целесообразно применять в установках средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме при относительно небольших диапазонах регулирования. К таким установкам относятся, например, воздуходувки, центробежные насосы, шахтные вентиляторы, приводы бумажных машин, шаровые мельницы и др.

Каскадные электроприводы позволяют полезно использовать энергию скольжения, повышая при этом эффективность электропривода. Они легко поддаются автоматизации и позволяют обеспечить оптимальный режим работы производственного механизма.

Каскадные электроприводы в зависимости от того, как реализуется энергия скольжения, разделяются на электрические и электромеханические. В электрических каскадах энергия скольжения за вычетом потерь возвращается в питающую сеть. В электромеханических энергия скольжения, преобразованная в механическую энергию, возвращается на вал основного асинхронного двигателя.

По типу устройства, преобразующего энергию скольжения, различают электромашинные, вентильно-машинные и вентильные каскады.

Электромашинные каскады с асинхронными двигателями не получили
широкого применения, так как предусматривали включение в роторную цепь
одноякорного преобразователя, отличающегося повышенной инерционностью, неудовлетворительными условиями коммутации и неустойчивой работой при малых скольжениях.

Бурное развитие силовой полупроводниковой техники и особенно тиристоров, а также интегральных систем управления значительно расширило область использования вентильных каскадных приводов, повысив их надежность и КПД.

Наиболее простыми схемами вентильных и вентильно-машинных каскадов являются схемы с промежуточным звеном постоянного тока. Принципиальная схема вентильно-машинного электромеханического каскада приведена на рис. 7. К сети переменного тока присоединяется статор асинхронного двигателя «Ml», ротор которого механически связан с двигателем постоянного тока «М2». Якорь двигателя соединен через выпрямительный мост с обмоткой ротора; реализуемая двигателем постоянного тока энергия скольжения за вычетом потерь возвращается на вал привода.

0В М2
Рис. 1. Принципиальная схема вентильно-машинного электромеханического каскада.

Регулирование угловой скорости привода осуществляется изменением добавочной ЭДС, создаваемой двигателем постоянного тока, в цепи выпрямленного напряжения. Управляющим воздействием при регулировании угловой скорости является изменение тока возбуждения двигателя постоянного тока. С увеличением тока возбуждения снижается угловая скорость двигателей. Очевидно, что в электромеханическом каскаде ЭДС машины постоянного тока зависит не только от тока возбуждения, но и от угловой скорости асинхронного двигателя, поскольку обе машины находятся на одном валу. Электромагнитный момент, развиваемый каскадом, равен сумме моментов асинхронного двигателя и машины постоянного тока:

МкаскM1M2=(Ed0-mxдId/2π)Id0+kФМ2Id . (1)

Уравнение равновесия ЭДС роторной цепи:

Edos=EM2+RэId+2ΔU. (2),

где Rэ — эквивалентное сопротивление роторной цепи; U — падение напряжения на вентилях. Подставляя в (2) вместо ЕM2 = kФM2ω0(1-s), находим скольжение асинхронного двигателя, соответствующее угловой скорости идеального холостого хода каскада (полагая Id=0):

s0=(kФM2ω0+2ΔU)/(Edo-kФM2ω0) . (3)

С учетом (3) можно из (2) найти выражение для тока

Id=(s-s0)(Edo-kФМ2ω0)/Rэ . (4)

Подставляя из (4) значение тока в (1), после преобразований получаем:

Mкаск=(Edo-kФM2ω0)2(s-s0)[Rэ-mxд(s-s0)/2π]/Rэ2ω0 . (5)

Пренебрегая в (5) слагаемым mхд(s-s0)/2π по сравнению с Rэ (при значениях s, близких к s0), получаем:

Mкаск=(Edo-kФМ2ω0)2(s-s0)/Rэω0 . (6)
Из (4) и (6) следует, что с увеличением магнитного потока машины постоянного тока момент каскада возрастает, при этом угловая скорость его снижается. Примерные характеристики вентильно-машинного электромеханического каскада приведены на рис. 2.


Рис. 2. Примерные механические характеристики вентильно-машинного электромеханического каскада.

Без учета потерь в машинах мощность, отдаваемая асинхронным двигателем на вал, равна:

Pмех=P1(1-s) , (7)

где P1 — мощность, потребляемая из сети; s — скольжение асинхронного двигателя.

Мощность скольжения, реализуемая двигателем постоянного тока и возвращаемая на вал каскада, равна:

PS=-P1s . (8)

Таким образом, суммарная мощность, развиваемая каскадом независимо от скольжения (и от угловой скорости), будет поддерживаться постоянной. Поэтому иногда вентильно-машинный электромеханический каскад называют каскадом постоянной мощности. При этом следует иметь в виду, что поддержание постоянства мощности, а следовательно, возрастание момента каскада со снижением его угловой скорости может быть обеспечено соответствующим выбором машин каскада и независимой их вентиляцией.

Установленная мощность машины постоянного тока может быть найдена из равенства

P1s=MM2ω0(1-S) , (9)

откуда:

PM2=MM2ω0=P1s/(1-s)≈PM1s/(1-s) . (10)

Уже при s=0,5 РМ2=PM1; с ростом скольжения, т. е, с увеличением диапазона регулирования, мощность машины постоянного тока существенно возрастает по сравнению с мощностью РM1, что вытекает из (10), поэтому диапазон регулирования ограничен практически значением 2:1. Вентильно-машинный каскад позволяет получить плавное однозонное (вниз от основной) экономичное регулирование. Коэффициент полезного действия каскада при регулировании угловой скорости и полной нагрузке составляет примерно 0,82—0,85, а коэффициент мощности асинхронного двигателя при номинальной угловой скорости и полной нагрузке составляет примерно 0,75—0,8. Стабильность угловой скорости примерно такая же, как и в случае электрического каскада.

Модель вентильно-машинного каскада показана на рис.3.



Рис.3

Модель содержит трехфазную сеть, асинхронный двигатель с фазным ротором АК51-4, трехфазный выпрямительный мост В, машину постоянного тока МПТ с регулируемым задатчиком напряжения возбуждения UB, нагрузочное устройство, измерительные элементы и приборы.
Программа работы

  1. Изучить принцип действия и математическое описание вентильно-машинного каскада.

  2. По заданию преподавателя рассчитать параметры элементов модели (рис.3).

  3. Исследовать статические и динамические характеристики системы электропривода на модели при изменении управляющих и возмущающих воздействий. Проанализировать полученные результаты.



Скачать файл (39.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru