Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

Анализ работы ТПН затруднён, так как напряжение на его выходе является функцией не только угла управления α то и угла нагрузки ϕ : ϕ = arctg

где Rэ, Xэ – эквивалентные активное и индуктивное сопротивления нагрузки согласно

схеме замещения  фазы асинхронного двигателя:

   – Схема включения тиристоров в электропривод с ТПН 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) Система управления асинхронным электроприводом ТПН-АД с суммирующим усилителем

     Для регулирования  скорости и получения жёстких механических характеристик необходима замкнутая система управления с обратной связью по скорости двигателя, сигнал которой обеспечивается тахогенератором (датчиком скорости). Также используются обратные связи по напряжению или току статора или ротора (для двигателя с фазным ротором). Расчёт параметров таких связей в системах управления с ТПН вызывает затруднения из-за несинусоидальной формы напряжения и тока.

     Функциональная  схема СУЭП с ТПН позволяющая получить жёсткие механические характеристики приведена на рисунке 5.5 а, а механические характеристики при заданномдиапазоне регулировании скорости двигателя max min D =ω ω приведены на рисунке 5.5 б.

Задание скорости осуществляется задающим напряжением UЗ , снимаемым с задатчика скорости RP. Сигнал обратной связи по скорости обеспечивается тахогенератором постоянного тока BR. Сигнал управления подаётся на усилитель А (характеристика которого приведена на рисунке 5.5 в). Выходное напряжение усилителя UУП ограничено стабилитроном V2, включённым на входе усилителя до значения UУП.MAX. Напряжение UУП

подаётся на СИФУ ТПН.

     Стабилизация  скорости двигателя при изменении его нагрузки в установившемся режиме работы осуществляется следующим образом. При малой нагрузке, когда Мс<Мс1 (рисунок 5.5 б), скорость двигателя близка к синхронной и разность UЗ-UС отрицательная. Диод V1 не пропускает ток управления, UУП=0 и угол управления тиристорами максимален αmax , выходное напряжение ТПН минимальное и скорость двигателя определяется

характеристикой при α1. При  Мс=Мс1 и некоторой скорости ω1 станет Uc=UЗ1, а при дальнейшем снижении скорости диод V1 откроется, появится напряжение управления преобразователя и СИФУ будет постепенно снижать угол управления тиристоров, что приведёт к повышению напряжения на обмотке статора двигателя. Скорость двигателя при этом будет определяться промежуточными характеристиками при α2, α3, α4, α5 в точках 2, 3, 4, 5.

       При дальнейшем  повышении нагрузки и снижении  скорости ниже ω5 разность UЗ1-UC ограничивается максимальной величиной, равной напряжению стабилизации стабилитрона V2, а соответствующее этому напряжение управления преобразователя UУП.MAX обеспечивает в СИФУ минимальный угол управления тиристорами αmin (рисунок 5.5 г).

ТПН подаёт полное напряжение на обмотку статора двигателя и дальнейшее снижение его скорости происходит по характеристике при α5. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)Система управления асинхронным электроприводом ТПН-АД с подчинённым регулированием координат

   Эта система рассматривается  как двухконтурная с внутренним контуром момента (тока) и внешним контуром скорости. Рис 5.9

 Система имеет регулятор  момента АМ, скорости AR, датчики момента  UM и

скорости BR. Синтез такой  системы во всём диапазоне изменения скорости затруднён из-за сложности описания АД. Поэтому синтез СУЭП осуществляется при определённых

допущениях в математическом описании. Наиболее тяжёлым режимом работы на малых

скоростях, когда колебания  момента и скорости из-за электромагнитных переходных

процессов имеют слабозатухающий  характер. В этом случае настройку  СУЭП следует

производить при скорости равной нулю (ω=0) и пусковом моменте (М=МП)

   СУЭП ТПН-АД, оптимизированная  как система с подчинённым

  регулированием координат при ω=0 и М=МП, не обеспечивает высокую     точность регулирования скорости, как СУЭП постоянного тока, но за счёт простой структуры

применяется для различных  электроприводов к которым не предъявляются высоких

требований по точности регулирования. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)СУЭП асинхронного электропривода с преобразователями частоты

Основные положения

Преобразователи частоты  получили широкое применение в электроприводе

переменного тока в виде силового преобразовательного устройства. Они делятся на преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока и с непосредственной связью (НПЧ).

Наибольшими возможностями  обладают преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока, позволяющие регулировать частоты в широких пределах от долей герца до нескольких тысяч герц, независимо от частоты питающей сети. Это является основным преимуществом преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока и в значительной степени определяет широкую область их применения.

Преобразователи частоты  со звеном постоянного тока включает в себя управляемый выпрямитель (преобразователь напряжения UV), звено постоянного тока с фильтром L и С и автономный инвертор:рис 5.12

В качестве управляемого выпрямителя  используется тиристорный выпрямитель с полностью управляемой трёхфазной мостовой схемой с системой импульсно-фазового управления СУВ. В установившемся режиме выпрямитель рассматривается как преобразователь напряжения с коэффициентом усиления

гдеЕ_п и U_ун – ЭДС и напряжение управления преобразователя.

Автономный инвертор преобразует  постоянное напряжение, обеспечиваемое

выпрямителем, в переменное с регулируемой частотой. Он выполняется на тиристорах, включённых на трёхфазной мостовой схеме, с системой управления инвертором СУИ, в которую входят задающий генератор ЗГ, распределитель импульсов РИ (рисунок 5.12 б). Эти устройства безынерционные, поэтому инвертор характеризуется коэффициентом передачи напряжения управления инвертором UУЧ в частоту напряжения питания двигателя fД:

где К_ЗГ – коэффициент передачи задающего генератора; К_РИ=1/3 – коэффициент передачи

распределителя импульсов; К_ФИ=1 – коэффициент передачи формирователя импульсов; f_ЗГ, f_РИ – частоты напряжений задающего генератора и распределителя импульсов.

Преобразователи частоты  с непосредственной связью представляют собой реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока с нулевой схемой выпрямления и со специальной СИФУ, обеспечивающей регулирование напряжения с переменной частотой.

Характерной особенностью НПЧ  является низкая частота регулирования – 10…12 Гц для трёхфазных схем выпрямления и 15…20 Гц для шестифазных при частоте питающей сети 50 Гц, и относительно низкий коэффициент мощности.

 

9)Управление асинхронным электроприводом от преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения

     При регулировании  скорости изменения частоты при постоянном напряжении питания (U=Const) изменяется магнитный поток двигателя. В номинальном режиме асинхронные двигатели работают с насыщенной магнитной системой, магнитный поток можно только уменьшать (частоту повышать) и регулировать скорость вверх от номинальной. Однако при этом уменьшается критический момент. При снижении частоты регулирование осуществляется по алгоритму f Const U = при Мс=Const. Магнитный поток при изменении нагрузки изменяется из-за изменения падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях двигателя.

В связи с этим необходимо решать следующие задачи:

1. Стабилизация магнитного  потока при изменении нагрузки. Это можно осуществить в замкнутой системе с отрицательной обратной связью по магнитному потоку с воздействием на напряжение двигателя. Такая система управления не обеспечивает широкого диапазона регулирования (D=7…10) из-за невысокой жёсткости механических характеристик, а измерение магнитного потока представляет трудности. В связи с этим стабилизация магнитного потока осуществляется косвенным образом: используются обратные связи по току, ЭДС, скорости, перепаду скорости и абсолютному скольжению.

2. Повышение жёсткости  механических характеристик и увеличение диапазона регулирования. Это осуществляется замкнутой системой с отрицательной обратной связью по скорости с воздействием на частоту напряжения питания двигателя. Вместо обратной связи по скорости для стабилизации частоты (скорости) могут применяться также обратные связи по току, перепаду скорости и абсолютному скольжению, однако они менее эффективны, чем обратная связь по скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10)Управление асинхронным электроприводом от преобразователя частоты с автономным инвертором тока

    СУЭП переменного  тока с асинхронным двигателем также можно выполнить на преобразователях частоты с автономным инвертором тока. Такие системы получаются несколько проще, чем с инверторами напряжения. В этом случае несколько проще осуществляется стабилизация момента, пропорционального току, как в СУЭП постоянного тока. Эти системы называют системами с частотно-токовым управлением. Управление

осуществляется путём  задания тока статора на выпрямитель и частоты напряжения питания на автономный инвертор тока (АИТ). Управление основывается на пропорциональности момента и магнитного потока току статора I1 и абсолютному скольжению Sа:

    Из выражений следует, что стабилизация момента и магнитного потока в таких системах может осуществляться за счёт стабилизации тока статора и абсолютного скольжения. Рис 5.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11) СУЭП с асинхронным двигателем в каскадных схемах.

    Каскадные схемы  включения асинхронных электродвигателей с фазным ротором позволяют полезно использовать энергию скольжения. Как правило, для повышения жесткости механических характеристик, увеличения диапазона регулирования и улучшения динамических свойств систем электропривода используются замкнутые каскадные схемы с жесткими обратными связями по скорости или напряжению и току. Электрические вентильно-машинные каскады в настоящее время применяются сравнительно редко.

   Наиболее простыми  и распространенными являются схемы, выполненные по схемам асинхронно-вентильного каскада (АВК). В этих схемах ток ротора двигателя выпрямляется трехфазным мостовым выпрямителем и в цепь выпрямленного тока вводится добавочная ЭДС. В качестве источника добавочной ЭДС используется тиристорный преобразователь –инвертор.

   Функциональная схема  АВК приведена на рис. 5.21. Она содержит асинхронный электродвигатель с фазным ротором М, вентильные преобразователи: выпрямитель U, инвертор UZ, сетевой (согласующий) трансформатор Т. Для сглаживания выпрямленного тока в цепь включен реактор L. Управляющим элементом схемы является инвертор, управляемый системой импульсно-фазового управления СУИ. Скорость асинхронного электродвигателя М задается и регулируется задатчиком напряжения RP с источником опорного напряжения Uою

рис 5.21, рис 5.22

    Для повышения  точности статических и динамических  характеристик в АВК используется комбинированная обратная связь: отрицательная по скорости и положительная по току. Скорость контролируется тахогенератором постоянного тока BR. При увеличении нагрузки на валу М его скорость уменьшается, а для ее повышения необходимо снизить ЭДС инвертора. Следовательно Uy=Uз-kсw. Контроль тока осуществляется по выпрямленному току ротора асинхронного двигателя с помощью датчика тока UA. С увеличением нагрузки следует повышать напряжение управления Uy, а следовательно, обратная связь по току должна быть положительной. Иногда вместо обратной связи по скорости используют обратную связь по выпрямленному напряженю ротора U=Eп+IR, которое при Еп=const в разомкнутой системе с ростом тока I растет. Следовательно, для повышения Uy необходимо принимать положительную обратную связь по напряжению.

     При оптимизации  системы АВК пренебрегают влиянием  внутренней обратной связи по ЭДС ротора АД с целью упрощения регулятора тока. Это пренебрежение правомерно только при больших значениях момента инерции электропривода. При малых значениях внутренняясвязь по ЭДС может оказывать значительное влияние, как и в электроприводах постоянного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12) Система управления асинхронным двигателем с воздействием на добавочное сопротивление в цепи ротора

     Для электроприводов  малой и средней мощности получил распространение способ управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, при котором энергия скольжения не преобразуется в энергию сети, а расходуется на добавочном сопротивлении, включенном в роторную цепь. Регулирование скорости в таком электроприводе производится плавным регулированием добавочного сопротивления с помощью широтно- импульсного регулятора. Импульсно регулируемое сопротивление можно включить в фазы роторной цепи В этом случае импульсные переключатели устанавливаются в каждой фазе и работают в цепи переменного тока. Для сокращения числа управляемых вентилей в схеме включены встречно-параллельно неуправляемый и управляемый вентили. На рисунке 5.28 приведен другой вариант схемы с включением регулируемого сопротивления в цепь ротора через выпрямитель. Этим достигается сокращение числа тиристоров, существенно упрощается схема управления ими. В этом случае достаточно установить один импульсный переключатель с одним узлом искусственной коммутации. Достоинством приведенных схем является возможность плавного и бесконтактного регулирования сопротивления в цепи ротора. При этом не изменяется величина максимального момента двигателя и ограничивается пусковой ток. В схеме управления тиристорами, применяя обратные связи по току, скорости вращения двигателя, можно получить практически любую пусковую характеристику. Такая схема импульсного бесконтактного управления асинхронным двигателем с фазным ротором приведена на рисунке 5.29. Ротор двигателя через трехфазный мостовой выпрямительV замкнут на сопротивление Rд, шунтируемое тиристором V1. Схема дополнена узлом искусственной коммутации, состоящим из тиристора V2, конденсатора С, диода V3, индуктивности L2. Кроме этого, для обеспечения заряда конденсатора С при длительно открытом тиристоре V1 предусмотрен посторонний источник питания Uп, включенный в схему через диод V4 и сопротивление R1, необходимое для ограничения тока через зарядный контур. Индуктивность L2 и диод V3 образуют цепь перезаряда емкости С. Индуктивность L1 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока ротора. От системы управления, построенной по принципу подчиненного регулирования, через релейный элемент (РЭ, рисунок 5.29) на управляющие электроды тиристоров V1 и V2 подаются отпирающие импульсы с заданной частотой следования, которая определяет частоту импульсного переключения сопротивления. Для уменьшения пульсаций тока нужно стремиться выбрать эту частоту наибольшей. Ограничением является допустимая частота переключений тиристора, которая зависит главным образом от времени восстановления его запирающих свойств. Обычно частоту коммутации применяют в пределах 500-1000 Гц. Рис 5.29