Способ определения постоянных времени двигателя постоянного тока. Постоянные времени двигателя


Параметры и постоянные времени элементов электропривода

 

При исследовании динамики ЭП оценивают электромеханические (обусловленные движением вращающихся и поступательно движущихся частей ЭП) и электромагнитные процессы, протекающие в системе и связанные с изменением тока, напряжения, ЭДС и другими параметрами ЭД и преобразователя (П) [2, 4].

Учитывая скоротечность электромагнитных процессов, в первом приближении рассматривают только электромеханические процессы. В тех же случаях, когда необходимо получить более точную модель, следует учитывать и электромагнитные процессы, а для этого нужно знать электрические сопротивления и индуктивности обмоток ЭД и П и соединяющих их цепей. При учете сопротивления соединительных проводов следует иметь в виду увеличение эквивалентного сопротивления за счет коммутационных эффектов в преобразователе, падения напряжения в щеточном контакте и полупроводниковых приборах. Данные о сопротивлении обмоток приводятся в каталогах, причем указывается температура, которой эти данные соответствуют. При необходимости эти сопротивления пересчитываются с учетом нагрузки машины и температуры нагрева обмоток. Экспериментально сопротивление определяют методом амперметра-вольтметра, поскольку при малых сопротивлениях этот метод имеет наибольшую точность. Значительно сложней определить индуктивность обмоток. Дело в том, что электрические обмотки представляют собой цепи со сталью (со стальным сердечником). Кроме того, особенно в машинах переменного тока, одной цепью связано несколько обмоток, поэтому необходимо учитывать не только индуктивности рассеяния, но и взаимные индуктивности, что существенно усложняет расчет.

 

 

1.5.1. Электромагнитные процессы[1, 9, 11]

В ЭП, в задачу которых входит регулирование частоты вращения, обычно используются двигатели постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ).

В машинах постоянного тока сталь якоря находится в ненасыщенном состоянии, поэтому индуктивность обмоток якоря невелика и часто полагают ее постоянной. Она приводится в некоторых каталогах. В тех случаях, когда этих данных нет, ее можно определить по приближенной формуле Уманского:

 

, (1.1)

где - частота тока в обмотке якоря;

- коэффициент пропорциональности; и для машин без компенсации , а для машин с компенсацией .

Экспериментально индуктивность обмотки якоря находят по кривой гашения тока (рис.1.2,б). Для этого собирается следующая схема (рис.1.2,а):

 

           
   
 
     
 
 

 

 

Рис.1.2. Схема для определения изменения тока (а), кривая гашения тока (б)

 

Якорь машины при неподвижной машине подключается через сопротивление к сети постоянного тока и спустя некоторое время замыкается накоротко ключом . При этом осциллограф, N включенный в цепь якоря, фиксирует кривую изменения тока во времени.

Очевидно, что эта кривая описывается уравнением первого порядка: ,

из которого можно определить постоянную времени

 

. (1.2)

 

То есть постоянная времени цепи якоря может быть найдена исходя из значения тока и его производной в любой точке кривой. Графически можно найти как подкасательную для любой точки кривой гашения тока. Учитывая некоторое насыщение железа, находят усредненное значение .

Индуктивность обмоток возбуждения является функцией тока возбуждения (рис.1.3) и изменяется в зависимости от насыщения в несколько раз. Для нахождения индуктивности обмоток возбуждения пользуются кривой намагничивания или характеристикой холостого хода машины, при этом расчет производят по усредненной характеристике, без учета гистерезиса. Для всей обмотки возбуждения, расположенной на двух полюсах, индуктивность находится так:

, (1.3)

где - число полюсов;

- число витков обмотки на одном полюсе;

- магнитный поток, пронизывающий полюс, причем ;

- магнитный поток, который проходит через зазор в якорь;

- поток рассеяния;

- ток возбуждения.

 

 

L
 
 

 

 

Рис.1.3. Характер изменения индуктивности (L) при изменении тока возбуждения ( )

Для машин последовательного возбуждения расчеты проводятся аналогично. Для машин смешанного возбуждения необходимо еще экспериментально определить взаимную индуктивность обмоток возбуждения, которая существенно сказывается в переходных режимах. При расчетах обычно оперируют с магнитодвижущими силами, суммируя соответствующие магнитные потоки.

В приводах переменного тока электромагнитные явления часто не учитываются. Если же их учет необходим, то необходимо использовать электромагнитные параметры обмоток, которые приводятся в некоторых каталогах или заводских формулярах. Их экспериментальное определение требует большого объема исследований.

 

1.5.2. Электромеханические процессы [1]

 

Среди механических параметров наибольшее значение для динамики имеет момент инерции вращающихся частей. Моментом инерции тела относительно оси, проходящей через центр тяжести, называется сумма произведений масс элементарных частиц на квадрат расстояния их до этой оси: . В практических расчетах обычно используют . При этом радиусом инерции называется расстояние от оси вращения (проходящей через центр тяжести), на котором надо поместить массу рассматриваемого тела, сосредоточенную в одной точке, чтобы удовлетворялось равенство: .

В большинстве ЭП основная часть момента инерции приходится на долю ротора или якоря двигателя ( ), то есть в первом приближении можно считать, что момент инерции привода примерно равен моменту инерции двигателя. При этом следует иметь в виду, что целый ряд механизмов обладает большими моментами инерции, не учитывать которые нельзя даже в первом приближении. Для более точного расчета переходных процессов необходимо определить моменты инерции рабочей машины и, приводя их к валу ЭД, определить момент инерции всего привода. Если моменты инерции двигателя даются в каталогах, то моменты инерции рабочей машины приходится рассчитывать или определять экспериментально. Для этого часто используют метод выбега.

Момент инерции входит как один из основных параметров при определении электромеханической постоянной времени . Рассмотрим этот процесс.

Момент ЭД при линейной механической характеристике может быть представлен:

, (1.4)

где - момент короткого замыкания, пропорциональный приложенному напряжению;

- крутизна механической характеристики;

w - угловая скорость ротора.

Уравнение движения одномассовой системы может быть записано так:

. (1.5)

Подставим уравнение момента ЭД в уравнение движения, получим:

=> => .

Поделим на с:

=> ,

где - электромеханическая постоянная времени;

- передаточный коэффициент по входному воздействию;

- передаточный коэффициент по возмущающему воздействию.

Учитывая сказанное, в первом приближении электромагнитными процессами пренебрегают и рассматривают ЭП как механическую систему. Такой подход используется часто при анализе приводов переменного тока. Это обусловлено отчасти еще и тем, что описать электромагнитные процессы в приводах переменного тока очень сложно.

 

1.6. Структурные схемы и передаточные функции элементов электропривода [1, 9]

 

Поскольку основным элементом ЭП является электрический двигатель, рассмотрим структурную схему и определим передаточную функцию (ПФ) двигателя постоянного тока независимого возбуждения (так как он нашел наибольшее распространение в системах управления).

Будем считать, что , то есть двигатель управляется только по цепи якоря.

При выводе уравнения, описывающего ЭД, пользуются уравнением ЭДС двигателя:

(1.6)

и уравнением движения:

. (1.7)

Первое описывает электромагнитные процессы, а второе - электромеханические. Для удобства уравнения (1.6 и 1.7) запишем в виде:

 

где Iс – ток, соответствующий нагрузке Mс, а

.

Рассматривая уравнение ЭДС, получим:

, (1.10)

где - электромагнитная постоянная времени цепи якоря.

Если на входе звена мы имеем разность напряжения и ЭДС, то на выходе получим падение напряжения на якоре. Следовательно, уравнение (1.6) можно представить апериодическим звеном.

Умножим уравнение (1.9) на :

. (1.11)

А так как , то, выразив отсюда и подставив в уравнение (1.11), получим:

. (1.12)

Обозначим - электромеханическая постоянная времени.

Из уравнения (1.12) получим:

(1.13)

где - коэффициент, определяемый током статической нагрузки.

 

Если на входе звена есть разность падения напряжения на якоре от I и от IС, то на выходе звена получим E, т.о. уравнению (1.13) соответствует интегрирующее звено на структурной схеме. Построим структурную схему двигателя (рис.1.4). Эта схема соответствует работе двигателя в системе управления скоростью, и в том числе в системе стабилизации скорости.

 

 

Рис.1.4. Структурная схема двигателя при управлении скоростью

 

При создании следящих систем нас интересует угол поворота выходного вала .

 

Так как , то , где - коэффициент передачи редуктора.

Структурная схема двигателя для следящего привода будет выглядеть так (рис.1.5):

 

Рис.1.5. Структурная схема двигателя при управлении углом поворота

 

В результате ПФ по управляющему воздействию при регулировании скорости может быть записана так:

 

, (1.14)

 

где - коэффициент передачи двигателя.

В тех случаях, когда на валу двигателя установлен редуктор и нас интересует ПФ исполнительного механизма, записанная по отношению к выходному валу исполнительного механизма, она будет выглядеть так:

,

где .

 

В следящей системе ПФ двигателя относительно угла поворота:

(1.15)

На практике часто пользуются упрощенной ПФ ДПТ НВ. Учитывая, что электромагнитные процессы протекают значительно быстрее электромеханических, , ими пренебрегают и тогда ПФ двигателя:

, (1.16)

 

а для следящей системы: . (1.17)

 

В некоторых случаях для облегчения процедуры синтеза регулятора в системах с подчиненным регулированием координат ПФ двигателя упрощают, пренебрегая ОС по ЭДС. В результате

. (1.18)

 

 

Для получения ПФ двигателя по моменту, составим соответствующую структурную схему:

 

       
   
 
 

 

Рис.1.6. Структурная схема двигателя по возмущающему воздействию

 

ПФ двигателя по моменту:

, (1.19)

где - коэффициент передачи двигателя.

 

Теперь рассмотрим асинхронный двигатель.

В машинах переменного тока переходные процессы описываются системой уравнений, в которую входят постоянные времени нескольких взаимосвязанных цепей, поэтому исследование электромагнитных процессов представляет очень сложную задачу. На практике сегодня электромагнитные процессы в машинах переменного тока исследуются обычно в режиме установившейся скорости, что для большинства приводов нехарактерно, поэтому в процессе расчета ЭП чаще всего электромагнитными процессами пренебрегают, учитывая что они быстротечны и заканчиваются в течение одного периода изменения напряжения.

Применительно к трехфазному асинхронному двигателю ПФ в системе управления частотой вращения соответствует апериодическому звену первого порядка:

. (1.20)

При этом постоянную времени приходится определять, линеаризуя соответствующий участок характеристики.

Двухфазные АД, используемые в исполнительных механизмах, работают в широком диапазоне скоростей, начиная от пуска и кончая режимом холостого хода (ХХ).

 

 
 

 

Рис.1.7. Механические характеристики двухфазного исполнительного асинхронного двигателя

 

При составлении ПФ также пренебрегают электромагнитными процессами, а постоянную времени определяют, используя момент инерции, скорость ХХ и момент КЗ: , то есть для определения постоянной времени возникает необходимость линеаризации механической характеристики, на которой работает двигатель (рис. 1.7). При такой линеаризации постоянная времени двигателя представляет собой условное время разгона до скорости ХХ без статической нагрузки, при условии, что на валу двигателя действует постоянный момент, равный пусковому ( ). Очевидно, что фактическое время разгона Д будет больше за счет уменьшения момента во время разгона, правда снижение момента ограничено в некоторых случаях кривизной характеристики. Сложность состоит еще в том, что при переходе с одной регулировочной характеристики на другую постоянная времени будет меняться, так как меняется крутизна характеристики, определяемая как . Особенно сильно это сказывается при амплитудном управлении. При фазовом управлении изменение постоянной времени будет существенно меньше, поскольку механические характеристики практически параллельны. Другими словами, двухфазный АД, как и трехфазный, описывается апериодическим звеном первого порядка, но в некоторых случаях, особенно при амплитудном регулировании, следует учитывать изменение постоянной времени .

Похожие статьи:

poznayka.org

Параметры и постоянные времени элементов электропривода

 

При исследовании динамики ЭП оценивают электромеханические (обусловленные движением вращающихся и поступательно движущихся частей ЭП) и электромагнитные процессы, протекающие в системе и связанные с изменением тока, напряжения, ЭДС и другими параметрами ЭД и преобразователя (П) [2, 4].

Учитывая скоротечность электромагнитных процессов, в первом приближении рассматривают только электромеханические процессы. В тех же случаях, когда необходимо получить более точную модель, следует учитывать и электромагнитные процессы, а для этого нужно знать электрические сопротивления и индуктивности обмоток ЭД и П и соединяющих их цепей. При учете сопротивления соединительных проводов следует иметь в виду увеличение эквивалентного сопротивления за счет коммутационных эффектов в преобразователе, падения напряжения в щеточном контакте и полупроводниковых приборах. Данные о сопротивлении обмоток приводятся в каталогах, причем указывается температура, которой эти данные соответствуют. При необходимости эти сопротивления пересчитываются с учетом нагрузки машины и температуры нагрева обмоток. Экспериментально сопротивление определяют методом амперметра-вольтметра, поскольку при малых сопротивлениях этот метод имеет наибольшую точность. Значительно сложней определить индуктивность обмоток. Дело в том, что электрические обмотки представляют собой цепи со сталью (со стальным сердечником). Кроме того, особенно в машинах переменного тока, одной цепью связано несколько обмоток, поэтому необходимо учитывать не только индуктивности рассеяния, но и взаимные индуктивности, что существенно усложняет расчет.

 

 

1.5.1. Электромагнитные процессы[1, 9, 11]

В ЭП, в задачу которых входит регулирование частоты вращения, обычно используются двигатели постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ).

В машинах постоянного тока сталь якоря находится в ненасыщенном состоянии, поэтому индуктивность обмоток якоря невелика и часто полагают ее постоянной. Она приводится в некоторых каталогах. В тех случаях, когда этих данных нет, ее можно определить по приближенной формуле Уманского:

 

, (1.1)

где - частота тока в обмотке якоря;

- коэффициент пропорциональности; и для машин без компенсации , а для машин с компенсацией .

Экспериментально индуктивность обмотки якоря находят по кривой гашения тока (рис.1.2,б). Для этого собирается следующая схема (рис.1.2,а):

 

           
   
 
     
 
 

 

 

Рис.1.2. Схема для определения изменения тока (а), кривая гашения тока (б)

 

Якорь машины при неподвижной машине подключается через сопротивление к сети постоянного тока и спустя некоторое время замыкается накоротко ключом . При этом осциллограф, N включенный в цепь якоря, фиксирует кривую изменения тока во времени.

Очевидно, что эта кривая описывается уравнением первого порядка: ,

из которого можно определить постоянную времени

 

. (1.2)

 

То есть постоянная времени цепи якоря может быть найдена исходя из значения тока и его производной в любой точке кривой. Графически можно найти как подкасательную для любой точки кривой гашения тока. Учитывая некоторое насыщение железа, находят усредненное значение .

Индуктивность обмоток возбуждения является функцией тока возбуждения (рис.1.3) и изменяется в зависимости от насыщения в несколько раз. Для нахождения индуктивности обмоток возбуждения пользуются кривой намагничивания или характеристикой холостого хода машины, при этом расчет производят по усредненной характеристике, без учета гистерезиса. Для всей обмотки возбуждения, расположенной на двух полюсах, индуктивность находится так:

, (1.3)

где - число полюсов;

- число витков обмотки на одном полюсе;

- магнитный поток, пронизывающий полюс, причем ;

- магнитный поток, который проходит через зазор в якорь;

- поток рассеяния;

- ток возбуждения.

 

 

L
 
 

 

 

Рис.1.3. Характер изменения индуктивности (L) при изменении тока возбуждения ( )

Для машин последовательного возбуждения расчеты проводятся аналогично. Для машин смешанного возбуждения необходимо еще экспериментально определить взаимную индуктивность обмоток возбуждения, которая существенно сказывается в переходных режимах. При расчетах обычно оперируют с магнитодвижущими силами, суммируя соответствующие магнитные потоки.

В приводах переменного тока электромагнитные явления часто не учитываются. Если же их учет необходим, то необходимо использовать электромагнитные параметры обмоток, которые приводятся в некоторых каталогах или заводских формулярах. Их экспериментальное определение требует большого объема исследований.

 

1.5.2. Электромеханические процессы [1]

 

Среди механических параметров наибольшее значение для динамики имеет момент инерции вращающихся частей. Моментом инерции тела относительно оси, проходящей через центр тяжести, называется сумма произведений масс элементарных частиц на квадрат расстояния их до этой оси: . В практических расчетах обычно используют . При этом радиусом инерции называется расстояние от оси вращения (проходящей через центр тяжести), на котором надо поместить массу рассматриваемого тела, сосредоточенную в одной точке, чтобы удовлетворялось равенство: .

В большинстве ЭП основная часть момента инерции приходится на долю ротора или якоря двигателя ( ), то есть в первом приближении можно считать, что момент инерции привода примерно равен моменту инерции двигателя. При этом следует иметь в виду, что целый ряд механизмов обладает большими моментами инерции, не учитывать которые нельзя даже в первом приближении. Для более точного расчета переходных процессов необходимо определить моменты инерции рабочей машины и, приводя их к валу ЭД, определить момент инерции всего привода. Если моменты инерции двигателя даются в каталогах, то моменты инерции рабочей машины приходится рассчитывать или определять экспериментально. Для этого часто используют метод выбега.

Момент инерции входит как один из основных параметров при определении электромеханической постоянной времени . Рассмотрим этот процесс.

Момент ЭД при линейной механической характеристике может быть представлен:

, (1.4)

где - момент короткого замыкания, пропорциональный приложенному напряжению;

- крутизна механической характеристики;

w - угловая скорость ротора.

Уравнение движения одномассовой системы может быть записано так:

. (1.5)

Подставим уравнение момента ЭД в уравнение движения, получим:

=> => .

Поделим на с:

=> ,

где - электромеханическая постоянная времени;

- передаточный коэффициент по входному воздействию;

- передаточный коэффициент по возмущающему воздействию.

Учитывая сказанное, в первом приближении электромагнитными процессами пренебрегают и рассматривают ЭП как механическую систему. Такой подход используется часто при анализе приводов переменного тока. Это обусловлено отчасти еще и тем, что описать электромагнитные процессы в приводах переменного тока очень сложно.

 

1.6. Структурные схемы и передаточные функции элементов электропривода [1, 9]

 

Поскольку основным элементом ЭП является электрический двигатель, рассмотрим структурную схему и определим передаточную функцию (ПФ) двигателя постоянного тока независимого возбуждения (так как он нашел наибольшее распространение в системах управления).

Будем считать, что , то есть двигатель управляется только по цепи якоря.

При выводе уравнения, описывающего ЭД, пользуются уравнением ЭДС двигателя:

(1.6)

и уравнением движения:

. (1.7)

Первое описывает электромагнитные процессы, а второе - электромеханические. Для удобства уравнения (1.6 и 1.7) запишем в виде:

 

где Iс – ток, соответствующий нагрузке Mс, а

.

Рассматривая уравнение ЭДС, получим:

, (1.10)

где - электромагнитная постоянная времени цепи якоря.

Если на входе звена мы имеем разность напряжения и ЭДС, то на выходе получим падение напряжения на якоре. Следовательно, уравнение (1.6) можно представить апериодическим звеном.

Умножим уравнение (1.9) на :

. (1.11)

А так как , то, выразив отсюда и подставив в уравнение (1.11), получим:

. (1.12)

Обозначим - электромеханическая постоянная времени.

Из уравнения (1.12) получим:

(1.13)

где - коэффициент, определяемый током статической нагрузки.

 

Если на входе звена есть разность падения напряжения на якоре от I и от IС, то на выходе звена получим E, т.о. уравнению (1.13) соответствует интегрирующее звено на структурной схеме. Построим структурную схему двигателя (рис.1.4). Эта схема соответствует работе двигателя в системе управления скоростью, и в том числе в системе стабилизации скорости.

 

 

Рис.1.4. Структурная схема двигателя при управлении скоростью

 

При создании следящих систем нас интересует угол поворота выходного вала .

 

Так как , то , где - коэффициент передачи редуктора.

Структурная схема двигателя для следящего привода будет выглядеть так (рис.1.5):

 

Рис.1.5. Структурная схема двигателя при управлении углом поворота

 

В результате ПФ по управляющему воздействию при регулировании скорости может быть записана так:

 

, (1.14)

 

где - коэффициент передачи двигателя.

В тех случаях, когда на валу двигателя установлен редуктор и нас интересует ПФ исполнительного механизма, записанная по отношению к выходному валу исполнительного механизма, она будет выглядеть так:

,

где .

 

В следящей системе ПФ двигателя относительно угла поворота:

(1.15)

На практике часто пользуются упрощенной ПФ ДПТ НВ. Учитывая, что электромагнитные процессы протекают значительно быстрее электромеханических, , ими пренебрегают и тогда ПФ двигателя:

, (1.16)

 

а для следящей системы: . (1.17)

 

В некоторых случаях для облегчения процедуры синтеза регулятора в системах с подчиненным регулированием координат ПФ двигателя упрощают, пренебрегая ОС по ЭДС. В результате

. (1.18)

 

 

Для получения ПФ двигателя по моменту, составим соответствующую структурную схему:

 

       
   
 
 

 

Рис.1.6. Структурная схема двигателя по возмущающему воздействию

 

ПФ двигателя по моменту:

, (1.19)

где - коэффициент передачи двигателя.

 

Теперь рассмотрим асинхронный двигатель.

В машинах переменного тока переходные процессы описываются системой уравнений, в которую входят постоянные времени нескольких взаимосвязанных цепей, поэтому исследование электромагнитных процессов представляет очень сложную задачу. На практике сегодня электромагнитные процессы в машинах переменного тока исследуются обычно в режиме установившейся скорости, что для большинства приводов нехарактерно, поэтому в процессе расчета ЭП чаще всего электромагнитными процессами пренебрегают, учитывая что они быстротечны и заканчиваются в течение одного периода изменения напряжения.

Применительно к трехфазному асинхронному двигателю ПФ в системе управления частотой вращения соответствует апериодическому звену первого порядка:

. (1.20)

При этом постоянную времени приходится определять, линеаризуя соответствующий участок характеристики.

Двухфазные АД, используемые в исполнительных механизмах, работают в широком диапазоне скоростей, начиная от пуска и кончая режимом холостого хода (ХХ).

 

 
 

 

Рис.1.7. Механические характеристики двухфазного исполнительного асинхронного двигателя

 

При составлении ПФ также пренебрегают электромагнитными процессами, а постоянную времени определяют, используя момент инерции, скорость ХХ и момент КЗ: , то есть для определения постоянной времени возникает необходимость линеаризации механической характеристики, на которой работает двигатель (рис. 1.7). При такой линеаризации постоянная времени двигателя представляет собой условное время разгона до скорости ХХ без статической нагрузки, при условии, что на валу двигателя действует постоянный момент, равный пусковому ( ). Очевидно, что фактическое время разгона Д будет больше за счет уменьшения момента во время разгона, правда снижение момента ограничено в некоторых случаях кривизной характеристики. Сложность состоит еще в том, что при переходе с одной регулировочной характеристики на другую постоянная времени будет меняться, так как меняется крутизна характеристики, определяемая как . Особенно сильно это сказывается при амплитудном управлении. При фазовом управлении изменение постоянной времени будет существенно меньше, поскольку механические характеристики практически параллельны. Другими словами, двухфазный АД, как и трехфазный, описывается апериодическим звеном первого порядка, но в некоторых случаях, особенно при амплитудном регулировании, следует учитывать изменение постоянной времени .

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Способ оперативного определения электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является обеспечение экономичной и устойчивой работы частотно-регулируемого электропривода на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В способе определения электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя ротором (АДКР) для определения текущего значения электромагнитной постоянной времени ротора в вычислительное устройство вводят конструктивные параметры АДКР в виде активного сопротивления обмотки статора и индуктивности цепи намагничивания, коэффициентов рассеяния магнитных потоков статора и ротора в функции тока статора. В процессе работы вводят информацию о величине фазного тока и напряжения и об угле фазового сдвига между напряжением и током обмотки статора. Вычислительное устройство определяет электромагнитную постоянную времени ротора по математической формуле, которая приведена в материалах заявки и в которую входят все необходимые параметры, доступные для непосредственного измерения при любом режиме АДКР. 1 ил.

 

Изобретение относится к частотно-регулируемому электроприводу переменного тока на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (АДКР) и может быть использовано в системах автоматического управления тяговым электроприводом электроподвижного состава, в судовых гребных электроприводах, приводах прокатных станов и других широко регулируемых электроприводах.

При работе частотно-регулируемого АДКР требуется оперативное отслеживание меняющейся в процессе работы электромагнитной постоянной времени ротора с целью корректировки алгоритмов управления для получения требуемых функциональных характеристик асинхронного электропривода в целом.

Прямое измерение электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора возможно только при его неподвижном состоянии. В процессе работы вследствие насыщения и нагрева электромагнитная постоянная времени ротора меняется и, как правило, точно неизвестна. Изменение электромагнитной постоянной времени ротора может достигать 100% и приводить к расстройству системы управления. Неопределенность этого параметра приводит к необходимости адаптации управления.

Известны методы идентификации электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора, среди которых эвристические и строгие (Zai L.C., Demarko C.L., Lipo Т.А. Anaxtendid Kahman filter approach to motor time constant measurement in PWM induction drives // IEEE Trans.Industry Application, 1992. Vol.28, №1. P.96-104).

К принципиальным недостаткам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных методов, относится то, что в известных методах производится не прямое измерение параметра - электромагнитной постоянной времени ротора, а путем идентификации (отождествления) параметров по каналу регулирования вектора потокосцепления, имеющему внешний контур регулирования напряжения, и каналу регулирования момента по контуру регулирования частоты вращения, имеющему внешний контур регулирования положения вектора потокосцепления ротора, что неизбежно приводит к ошибкам в управлении АДКР.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ управления асинхронным двигателем с адаптацией к изменяющейся постоянной времени ротора, в котором для нахождения алгоритма идентификации используют концепцию адаптивного управления с эталонной моделью, в которой рассматривают только уравнения ротора асинхронного двигателя, причем в качестве вектора переменных состояния приняты компоненты намагничивающего тока ротора, в качестве входа - токи статора, а математическая модель двигателя в виде уравнений токов и момента (Ч.Аттаианесе, А.Дамиано, А.Перфетто. Управление асинхронным двигателем с адаптацией к изменяющейся электромагнитной постоянной времени ротора. // Электротехника, 1996, №7. с.29-31).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализации управления асинхронным двигателем используется адаптация к изменяющейся электромагнитной постоянной времени модели ротора, а не ее прямое определение, что также не может обеспечить безошибочное управление АДКР из-за трудности обеспечения адекватности математической модели, сложности математического аппарата, требующей высокого быстродействия средств моделирования.

Задачей предлагаемого способа является обеспечение экономичной и устойчивой работы частотно-регулируемого электропривода на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления асинхронным двигателем, включающем измерение частоты вращения ротора, фазного тока статора, фазного напряжения статора, частоты вращения магнитного поля статора, управление преобразователем, питающим обмотку статора, задание режимов работы с помощью вычислительного устройства через математическую модель параметра управления, при котором для нахождения алгоритма идентификации изменяющейся в процессе работы электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора в реальном времени в математической модели рассматривают уравнения ротора, введены отличия, заключающиеся в том, что для определения текущего значения электромагнитной постоянной времени ротора в вычислительное устройство дополнительно вводят конструктивные параметры асинхронного двигателя в виде активного сопротивления обмотки статора и индуктивности цепи намагничивания, коэффициентов рассеяния магнитных потоков статора и ротора в функции тока статора, в процессе работы вводят информацию об угле фазового сдвига между напряжением и током одной из фаз обмотки статора, а вычислительным устройством определяют электромагнитную постоянную времени ротора по математической формуле, в которую входят все параметры, которые необходимы и которые доступны для непосредственного измерения при любом режиме работающего двигателя

где - модуль полного сопротивления фазы обмотки статора

где U1 - фазное напряжение; I1 - фазный ток;

φ - угол фазового сдвига между фазным током I1 и фазным напряжением U1;

R1 - активное сопротивление обмотки статора;

ωск - частота скольжения ротора относительно частоты вращения магнитного поля статора ω1

где ω2 - частота вращения ротора;

Lm - индуктивность цепи намагничивания;

σ1 и σ2 - коэффициенты рассеяния магнитных потоков статора и ротора соответственно.

Представленная математическая формула для прямого определения электромагнитной постоянной времени ротора получена следующим образом.

Как известно, полная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, складывается из полной реактивной мощности потерь, активной мощности потерь в статорной обмотке и полной мощности, передаваемой в ротор посредством магнитного поля в зазоре двигателя, и может быть описана уравнением

где PΣ - полная мощность, потребляемая двигателем;

Z1=R1+jω1L1 - сопротивление обмотки статора,

где L1 - индуктивность рассеяния обмотки статора;

Ра - активная мощность;

Рb - реактивная мощность;

Ωск - относительная частота скольжения ротора

где R2 - активное сопротивление обмотки ротора;

где L2 - индуктивность рассеяния ротора, равная Lmσ2=L2.

Из (4) можно записать

или

Учитывая, что , а , запишем

или

Разделив (13) на (11), получим

Согласно определению Ωск=ωскТR, тогда по результату измерений определяется электромагнитная постоянная времени ротора, как

В выражение (15) входят параметры, которые необходимы и доступны для измерения при любом режиме работающего двигателя, т.е. ток I1, напряжение U1 на входе фазной обмотки и угол фазового сдвига между ними φ, частота вращения магнитного поля статора ω1 и частота скольжения ротора ωск относительно частоты вращения магнитного поля статора ω1, а также конструктивные параметры: активное сопротивление обмотки статора R1; индуктивность цепи намагничивания Lm и коэффициенты рассеяния магнитных потоков статора и ротора σ1 и σ2.

Данный способ реализуется с помощью устройства, представленного блок-схемой на чертеже.

К обмотке статора асинхронного двигателя 1 подключены инвертор 2, получающий питание от силового трансформатора, датчик фазного тока 3, датчик фазного напряжения 4, датчик угла фазового сдвига между фазным током и фазным напряжением 5 через датчики 3 и 4. К ротору подсоединен датчик частоты вращения 6. К вычислительному устройству 7 подключены датчики: фазного тока 3, фазного напряжения 4, угла фазового сдвига между током и напряжением фазы статора 5 и частоты вращения 6. Вычислительное устройство 7 конструктивно выполнено заодно с блоком системы управления 8, к которому подсоединен задатчик режимов работы 9.

Способ определения электромагнитной постоянной времени ротора АДКР осуществляют следующим образом: в вычислительное устройство 7 вводят конструктивные параметры асинхронного двигателя: активное сопротивление R1, индуктивность Lm цепи намагничивания, коэффициенты рассеяния магнитных потоков статора σ1 и ротора σ2 в функции тока статора; затем при работе электропривода в вычислительное устройство подают информацию от датчика 3 о силе тока I1 и частоте вращения магнитного поля статора ω1, от датчика 4 о величине фазного напряжения U1, от датчика 5 о величине угла фазового сдвига φ между фазным током и фазным напряжением, от датчика 6 о частоте вращения ротора ω2 и вычислительным устройством 7 определяют электромагнитную постоянную времени ротора в соответствии с математической моделью по формуле (1)

и подают информацию в систему управления 8, которая, объединив эту информацию с информацией от задатчика режимов работы 9, управляет инвертором 2, питающим асинхронный двигатель.

При проведении измерения при ω2=0 необходимо, чтобы ω1=ωск, а для уменьшения потребляемой двигателем мощности в режиме ω2=0 и, соответственно, нежелательного перегрева ротора в процессе измерения напряжение питания статорной обмотки должно быть как можно меньше.

В результате перечисленных взаимодействий осуществляют прямое определение электромагнитной постоянной времени короткозамкнутого ротора и по ее величине управление асинхронным двигателем.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ РОТОРА КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА, ФАЗНОГО ТОКА СТАТОРА, ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СТАТОРА, ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СТАТОРА, УПРАВЛЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ПИТАЮЩИМ ОБМОТКУ СТАТОРА, ЗАДАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ЧЕРЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКУЮ МОДЕЛЬ ПАРАМЕТРА УПРАВЛЕНИЯ, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДОПОЛНИТЕЛЬНО ВВОДЯТ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ВИДЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА И ИНДУКТИВНОСТИ ЦЕПИ НАМАГНИЧИВАНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТОВ РАССЕЯНИЯ МАГНИТНЫХ ПОТОКОВ СТАТОРА И РОТОРА В ФУНКЦИИ ТОКА СТАТОРА, В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ ВВОДЯТ ИНФОРМАЦИЮ ОБ УГЛЕ ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЕМ И ТОКОМ ОДНОЙ ИЗ ФАЗ ОБМОТКИ СТАТОРА, А ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ ОПРЕДЕЛЯЮТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ ПОСТОЯННУЮ ВРЕМЕНИ РОТОРА ПО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЕ, В КОТОРУЮ ВХОДЯТ ВСЕ ПАРАМЕТРЫ, КОТОРЫЕ ДОСТУПНЫ ДЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ЛЮБОМ РЕЖИМЕ РАБОТАЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ:,ГДЕ - МОДУЛЬ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ФАЗЫ ОБМОТКИ СТАТОРА, РАВНЫЙ;ГДЕ U1 - ФАЗНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ;I1 - ФАЗНЫЙ ТОК;φ - УГОЛ ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ФАЗНЫМ ТОКОМ I1 И ФАЗНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ U1;R1 - АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБМОТКИ СТАТОРА;ωСК - ЧАСТОТА СКОЛЬЖЕНИЯ РОТОРА ОТНОСИТЕЛЬНО ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СТАТОРА ω1;ωСК=ω1-ω2;ГДЕ: ω2 - ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ РОТОРА;LM - ИНДУКТИВНОСТЬ ЦЕПИ НАМАГНИЧИВАНИЯ;σ1 И σ2 - КОЭФФИЦИЕНТЫ РАССЕЯНИЯ МАГНИТНЫХ ПОТОКОВ СТАТОРА И РОТОРА СООТВЕТСТВЕННО.

www.findpatent.ru

Постоянные времени нагрева и охлаждения

Постоянную времени нагрева – в уравнении (7-5) можно определить, подставив времяв (7-6а)

получим:

.

Постоянная времени нагрева – это время, в течении которого превышение температуры двигателя над окружающей средой, при неизменных условиях работы, достигнет значения .[чилк353]

Двигатель в процессе охлаждения, стремится к температуре окружающей среды – этот период может быть очень длительным. Для практических целей считают двигатель остывшим полностью, если его температура отличается от температуры окружающей среды не более чем на 3.

Подставим в уравнение охлаждения:

и получим:

Постоянная времени охлаждения – это время, в течении которого превышение температуры двигателя над окружающей средой, при неизменных условиях работы, достигнет значения .

Постоянные времени нагрева и охлаждения двигателя зависят от его массы, а следовательно и от мощности. Чек 302

28.02.13 321сп

прогуи

ТЕМА ЛЕКЦИИ 8

Классификация режимов работы судового электрооборудования в зависимости от продолжительности рабочего цикла

План лекции

  1. Международная система классификации режимов работы электродвигателей

  2. Продолжительный режим S1

  3. Кратковременный режим S2

  4. Повторно–кратковременный режим S3

  5. Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов

  6. Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования

Судовое электрооборудование будет работать надежно, если оно не только правильно сконструировано, но и правильно используется.СЭО используется правильно, если оно соответствует условиям работы судового механизма, устройства и т.п.

Поясним сказанное на примере условий работы электродвигателей.

Например, электродвигатели насосов и вентиляторов работают с постоянной нагрузкой, при неизменном токе.

В то же время электродвигатели грузоподъемных механизмов работают в более тяжелых условиях – с частыми пусками, сопровождающимися бросками тока.

Ясно, что использовать в грузоподъемных механизмах электродвигатели, предназначенные для насосов или вентиляторов нельзя – они быстро сгорят.

Если, наоборот, использовать для насосов или вентиляторов электродвигатели, предназначенные для грузоподъемных механизмов, можно, но нецелесообразно – они окажутся недоиспользованными по мощности, т.к. вместо работы в тяжелых условиях (с бросками токов) они станут работать в легких (с постоянной нагрузкой).

Таким образом, каждому виду СЭО соответствует «свой», определенный режим работы. Тот или иной режим работы электрооборудования полностью зависит от технологических условий работы. То есть, механизм «навязывает» электрооборудованию (например, электродвигателю) свои условия работы – как работает механизм, так должен работать и электродвигатель.

Приведем основные сведения, связанные с понятием «режим работы электрооборудования», применительно к электродвигателям.

Это объясняется тем, что основную часть производимой на судне электроэнергии (до 85…90%) потребляют именно электродвигатели.

studfiles.net

4.3. Двигатель постоянного тока

Составим уравнения динамики и статики электрического двигателя постоянного тока, который приводит в движение рабочий механизм. Будем считать, что двигатель и рабочий механизм соединены жесткой кинематической связью (например, редуктором), и поэтому они могут рассматриваться как единое целое. Питание двигателя электрической энергией осуществляется от источника с регулируемым напряжением. Этот источник выполняет функции исполнительного устройства. В качестве исполнительного устройства может быть использован рассмотренный выше генератор постоянного тока, тиристорный преобразователь, силовой магнитный усилитель.

Схема замещения такой электромеханической системы показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схема замещения двигателя постоянного тока

Основной управляемой величиной является частота вращения вала двигателя Д n, 1/с. Частоту вращения можно регулировать изменением э. д. с. , создаваемой исполнительным устройствомИУ, и изменением напряжения возбуждения . Чаще используется первый способ – изменение напряжения, приложенного к якорю двигателя, при постоянном напряжении. Основное возмущающее воздействие двигателя – момент сопротивления, возникающий при взаимодействии рабочего механизмаРМ с внешней средой. В общем случае этот момент зависит от частоты вращения. Зависимость может иметь довольно сложный характер.

Так как в двигателе происходят и механический, и электрические переходные процессы, то его состояние в каждый момент времени описывается двумя уравнениями равновесия:

уравнением моментов

(4.17)

и уравнением напряжений в цепи якоря

(4.18)

В этих уравнениях приняты следующие обозначения: – движущий момент двигателя, Н ∙ м;– сумма момента инерции двигателяи приведенного на вал двигателя момента инерции рабочего механизма, кг ∙м2; – суммарное активное сопротивление цепи якоря, Ом;– индуктивность цепи якоря, Гн;– ток в цепи якоря, А;– противодействующая э. д. с. двигателя, В.

Момент , создаваемый двигателем, пропорционален току в цепи якоря и магнитному потоку возбуждения Ф, Вб:

(4.19)

где – конструктивная постоянная двигателя, Н∙м/А∙Вб [символы, иимеют такое же значение, как в формуле (4.5)].

Э. д. с. , возникающая в обмотке якоря при вращении, пропорциональна частоте вращения и потоку возбуждения:

(4.20)

где - конструктивная постоянная, В/Вб (1/с).

Магнитный поток возбуждения двигателя, так же как у генератора, является нелинейной функцией тока возбуждения, которую в практических расчетах заменяют линейной.

Уравнения (4.17) – (4.20) совместно описывают двигатель как единую физическую систему. Они могут быть представлены в виде алгоритмической схемы двигателя (рис. 4.4, а). В схеме имеется два множительных звена. Это означает, что при изменяющемся потоке возбуждения двигатель является нелинейным объектом.

Если напряжение возбуждения не используется в качестве управляющего воздействия и магнитный поток возбуждения Ф в процессе управления постоянен (Ф=Ф0=const), то алгоритмическая схема (рис. 4.4, а) может быть упрощена (рис. 4.4, б).

Рис. 4.4. Алгоритмическая схема двигателя постоянного тока:

а– с регулируемым возбуждением;б– с постоянным возбуждением

Составим общее уравнение двигателя для наиболее часто применяемого варианта управления – изменением напряжения якорной цепи при постоянном возбуждении. Подставим выражения (4.19) и (4.20) в уравнения (4.17) и (4.18) и объединим последние в одно уравнение. Для этого выразим из уравнения моментов (4.17) ток и его производную:

(4.21)

(4.22)

и подставим их в уравнение напряжений (4.18). Тогда получим

(4.23)

Введем следующие обозначения:

–электромеханическая постоянная времени двигателя, с;

- электромагнитная постоянная времени, с;

–передаточный коэффициент двигателя по управляющему воздействию – напряжению, (1/с)/В;

- передаточный коэффициент двигателя по возмущающему воздействию – моменту, 1/с/(Н∙м)

Разделив предварительно левую и правую части уравнения (4.23) на и используя введенные обозначения, получим уравнение динамики двигателя в стандартной форме

(4.24)

Переходя к изображениям по Лапласу, можно из уравнения (4.24) получить передаточные функции двигателя:

по управляющему воздействию – напряжению

(4.25)

и по возмущающему воздействию – моменту сопротивления

(4.26)

Приравнивая в уравнении (4.24) производные по времени нулю, получим уравнение статики двигателя:

(4.27)

Выражение (4.27) представляет собой уравнение механической характеристики двигателя с независимым возбуждением. Первое слагаемое соответствует частоте вращения при идеальном холостом ходе, а второе – снижению частоты под нагрузкой.

Конструктивные постоянные и, входящие в выражения передаточных коэффициентов, определяют по номинальным данным двигателя:

(4.28)

Так как индуктивность якорной цепи в каталогах обычно не указана, то постоянную времени определяют экспериментально или вычисляют по приближенной формуле проф. В. Б. Уманского

(4.29)

где = 0,25 – для двигателей с компенсационной обмоткой;= 0,6 – без компенсационной обмотки.

Постоянная времени якорной цепи двигателей составляет обычно 0,1 – 0,5 с, а электромеханическая постоянная может принимать значения от 0,5 до 5 с.

studfiles.net

Способ определения постоянных времени двигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к технике испытаний и контроля систем автоматизированного электропривода, а именно к технике определения параметров двигателя постоянного тока в вентильном электроприводе. Изобретение позволяет упростить, сократить длительность и повысить точность способа. Способ включает измерение параметров якорной цепи двигателя в момент установившегося значения частоты вращения путем выделения переменных составляющих напряжения и тока якорной цепи, формирование интервала времени, равного периоду сети переменного тока, определение фазовых углов двух гармоник тока этих же частот относительно начала сформированного интервала времени, вычисление электромагнитной и электромеханической постоянных времени двигается по зависимостям, приведенным в формуле изобретения. 1 ил.

„„SU„„1564593

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 05 В 23/02

И1 ИМЗМ0

1,ъ),„„, (, 1 ь 1 Ц

Б 1 ;tO Г Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

{21) 3554678/23-24 (22) 18.02.83 (46) 15.05.90. Бюл. 1"- 18 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития 1

ВРЕМЕНИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОЕА (57) Изобретение относится к технике испытаний и контроля систем автоматизированного электропривода, а именно к технике определения параметров двиИзобретение относится к испытаниям и контролю систем автоматизированного электропривода, а именно к технике определения параметров двигателя постоянного тока в вентильном электроприводе, в частности электромагнитной и электромеханической постоянных времени, Целью изобретения является упрощение,сокращение длительности и повышение точности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В состав устройства входят блоки

1 и 2 выделения переменных составляющих напряжения и тока соответственно, подключенные к якорной цепи двигате ля 3, питающегося от сети переменного гателя постоянного тока в вентильном электроприводе. Изобретение позволяет упростить, сократить длительность и повысить точность способа. Способ включает измерение параметров якорной цепи двигателЫ в момент установившегося значения частоты вращения путем выделения переменных составляющих напряжения и тока якорной цепи, формирование интервала времени, равного периоду сети переменного тока, определение фазовых углов двух гармоник тока этих же частот относительно начала сформированного интервала време-ни, вычисление электромагнитной и электромеханической постоянных време- а ф ни двигателя по зависимо стям, приведенным в формуле изобретения. 1 ил.

М тока через управляемый выпрямитель 4, блок 5 выделения интервала времени, СЛ соединенный с сетью переменного тока и предназначенный для формирования I4h интервала времени, равного периоду напряжения сети, измерители 6 и 7 углов фазового сдвига гармоник напряжения и гармоник тока соответственно, выходы которых соединены с вычислительным блоком 8.

Способ реализуют следующим образом.

Подключают двигатель 3 постоянного тока через управляемый выпрямитель 4 А к сети переменного тока и разгоняют его до установившейся частоты враще.ния вала, выделяют переменные составляющие напряжения и тока якорной цепи соответствующими блоками 1 и 2, 1564593 формируют интервал времени, равный периоду сети переменного тока, блоком

5 выделения интервала времени, измеряют фазовые углы у„ и (1 двух гармо5 ник напряжения и фазо.вые углы ().) и („„ двух гармоник тока относительно начала выделенного интервала времени с помощью измерителей 6 и 7 углов фазового сдвига гармоник напряжения и гармоник тока. О постоянной времени судят по формулам, описывающим фаэочастотную характеристику, в которую контролируемые параметры Тэ и Т входят в качестве коэффициентов этой ха- >5 рактеристики, соответствующей передаточной функции двигателя как отношения изображения тока якоря к изображению напряжения на якоре.

1-Т Тм cd 20

6 (()) (1) тм где 8(u2) — угол фазового сдвига на частоте (() гармоники тока относительно гармоники 25 напряжения этой же частоты.

Измеряя углы фазовых сдвигов 1-й гармоники тока частоты относительно гармоники напряжения той же частоты и р-й гармоники тока относительно гармоники напряжения частоты М = 1((и), (Cd — частота основной гармоники сео ти переменного тока) и используя соотношение (1), получим систему уравнений относительно Т и Тм и

1-.т - т„о (2) а = тмд

tg8 = 1-Т -"-, (3)

Т где 6 и 8 — углы фазового сдвига тод Р ка относительно напряжения на частотах Cd > Cd> 45 соответственно.

На выделенном интервале времени, равном периоду сети переменного тока

Т 4-я и (("я гаряоники тока будут у иметь углы фазового сдвига от начала, выделенного интервала(р и (1(соответственно, а гармоники напряжейия тех же частот будут иметь фазовые углы Q и g> относительно начала выделенного периода. Угол фазового сдвига 0

41=,1 — 1, а угол фазового сдвига g гармоники тока относительно гармонйки напряже- . ния на частоте (,.)„, будет е к н

Подставляя эти соотношения, а также равенствам= 1((1,, cd

qcdÎ(и 1)

Р— 1 .,)г

Т ()(-„ а(,-Ч )- а(lp ф)

Формула изобретения

Способ определения постоянных времени двигателя постоянного тока, заключающийся в том, что якорную цепь двигателя подключают к сети переменного тока через управляемый выпрямитель, измеряют параметры якорной цепи двигателя в момент установившегося значения частоты вращения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, сокращения длительности и повьппения точности способа, выделяют переменные составляющие напряжения и тока якорной цепи, формируют интервал времени, равный периоду напряжения сети переменного тока, относительно начала этого интервала, измеряют фазовые углы- двух, гармоник напряжения (. и (с соответствующиN ми частотами ы и оэ„ и фаэовые углы (1) 1и ((двух гармоник тока этих же частот, вычисляют постоянные времени двигателя — электромагнитную

tg(c(-Q) -" -tg(y -(.р )

4 1),) (((p

Т вЂ” — — — — - — — — = — —— э М2

i1Ы (— — 1) о и электромеханическую р1

1 )1 1

Тм

P и (

= 1,2,3„...,1 1;

Ю- частота основной гармоники сети переменного тока;

,1 и ((- углы фазового сдвига )1-й

Составитель В.Журавлев

Редактор R.Êoï÷à Техред М.Ходанич КорректоР М.Максимишинец

Заказ 1159 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 )564593 и х-й гармоник напряжения относительно начала выделенного интервала времени; и (ф- углы джазового сдвига g-й и р-й гармоник тока относительно начала выделенного интервала времени.

   

Похожие патенты:

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля радиоэлектронных изделий, а также в АСУ ТП

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля состояния технических объектов

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для компенсации погрешностей, вносимых измерительным каналом, в многоканальных системах передачи информации

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров (хода, скорости и ускорения) якоря электромагнитного реле в процессе их производства, а также при проведении регулировочных работ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для уменьшения погрешности измерения

Изобретение относится к средствам технической диагностики и может быть использовано для определения границы области работоспособности технических объектов

Изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам (ЭГСП) общего назначения, имеющим встроенный автоматизированный контроль и средства диагностирования и предназначенных для использования в роботах, манипуляторах, радиотелескопах и других автоматических системах

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля правильности работы измерителей временных интервалов, построенных с использованием мажоритарного элемента

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к устройствам определения состояния /диагностики/ сложных технических объектов, в частности электромеханических систем промышленных роботов и станков с ЧПУ

Изобретение относится к средствам контроля устройств автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности их выходных каскадов (силовых управляемых ключей)

Изобретение относится к области полетного контроля датчиков угловых скоростей, входящих в состав систем автоматического управления летательных аппаратов

Изобретение относится к комплексному контролю исправности датчиков системы автоматического управления самолета

Изобретение относится к автоматизированным системам контроля, в частности к системам контроля цифроаналоговых, аналого - цифровых, цифровых и аналоговых узлов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)

Изобретение относится к области управления и регулирования и, в частности к области контроля и управления автоматизированными комплексами с использованием электрических сигналов в роботизированных производствах

Изобретение относится к сложным изделиям автоматики, вычислительной техники и может быть использовано в управляющих вычислительных комплексах, информационно-управляющих комплексах и автоматизированных системах управления технологическими процессами

Изобретение относится к контролю и диагностированию систем автоматического управления и их элементов и может быть использовано для диагностирования линейных динамических объектов, состоящих из апериодических звеньев первого порядка

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к области техники измерений, конкретно к способам определения остаточной емкости свинцового аккумулятора (СА)

Изобретение относится к технике испытаний и контроля систем автоматизированного электропривода, а именно к технике определения параметров двигателя постоянного тока в вентильном электроприводе

www.findpatent.ru

Постоянные времени нагрева и охлаждения

Постоянную времени нагрева – в уравнении (7-5) можно определить, подставив времяв (7-6а)

получим:

.

Постоянная времени нагрева – это время, в течении которого превышение температуры двигателя над окружающей средой, при неизменных условиях работы, достигнет значения .[чилк353]

Двигатель в процессе охлаждения, стремится к температуре окружающей среды – этот период может быть очень длительным. Для практических целей считают двигатель остывшим полностью, если его температура отличается от температуры окружающей среды не более чем на 3.

Подставим в уравнение охлаждения:

и получим:

Постоянная времени охлаждения – это время, в течении которого превышение температуры двигателя над окружающей средой, при неизменных условиях работы, достигнет значения .

Постоянные времени нагрева и охлаждения двигателя зависят от его массы, а следовательно и от мощности. Чек 302

28.02.13 321сп

прогуи

ТЕМА ЛЕКЦИИ 8

Классификация режимов работы судового электрооборудования в зависимости от продолжительности рабочего цикла

План лекции

  1. Международная система классификации режимов работы электродвигателей

  2. Продолжительный режим S1

  3. Кратковременный режим S2

  4. Повторно–кратковременный режим S3

  5. Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов

  6. Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования

Судовое электрооборудование будет работать надежно, если оно не только правильно сконструировано, но и правильно используется.СЭО используется правильно, если оно соответствует условиям работы судового механизма, устройства и т.п.

Поясним сказанное на примере условий работы электродвигателей.

Например, электродвигатели насосов и вентиляторов работают с постоянной нагрузкой, при неизменном токе.

В то же время электродвигатели грузоподъемных механизмов работают в более тяжелых условиях – с частыми пусками, сопровождающимися бросками тока.

Ясно, что использовать в грузоподъемных механизмах электродвигатели, предназначенные для насосов или вентиляторов нельзя – они быстро сгорят.

Если, наоборот, использовать для насосов или вентиляторов электродвигатели, предназначенные для грузоподъемных механизмов, можно, но нецелесообразно – они окажутся недоиспользованными по мощности, т.к. вместо работы в тяжелых условиях (с бросками токов) они станут работать в легких (с постоянной нагрузкой).

Таким образом, каждому виду СЭО соответствует «свой», определенный режим работы. Тот или иной режим работы электрооборудования полностью зависит от технологических условий работы. То есть, механизм «навязывает» электрооборудованию (например, электродвигателю) свои условия работы – как работает механизм, так должен работать и электродвигатель.

Приведем основные сведения, связанные с понятием «режим работы электрооборудования», применительно к электродвигателям.

Это объясняется тем, что основную часть производимой на судне электроэнергии (до 85…90%) потребляют именно электродвигатели.

studfiles.net