Реферат: Элементы автоматизированного электропривода
Федеральное агентство по образованию
Сибирский федеральный университет
Институт цветных металлов и золота
Контрольная работа
Дисциплина: Электроснабжение предприятий
2010
ЗАДАЧА 1
Рассчитать коэффициент усиления /> и ограничение выходного напряжения /> усилителя, коэффициент обратной связи по напряжению /> УП, обеспечивающие статизм внешней характеристики УП в нормальном режиме />= 1,5 %, при условии, что УП имеет линейную характеристику управления с неизменным коэффициентом усиления />, номинальный статизм без обратной связи /> и жёсткую внешнюю характеристику /> в диапазоне изменения тока нагрузки от 0 до двойного номинального значения /> Номинальное напряжение />.
Дано:
/>= 1,5 %;
/>;
/>
/>.
/>/>/>— ?
Решение.
Структурная схема управляемого преобразователя (УП) представлена на рис.1.
/>
Рис.1. Структурная схема УП с входным усилителем и обратной связью по напряжению
Так как согласно исходным данным ЭДС УП без обратной связи остается неизменной при изменении тока нагрузки, то падение напряжения определяется только неизменным внутренним сопротивлением RПи />
При действии отрицательной обратной связи по напряжению внешняя характеристика становится более жесткой и
/>
Следовательно, общий коэффициент усиления по замкнутому контуру напряжения (/>) определится из соотношения />и />:
/>.
Так как задано />, то можно определить произведение
/>
Разделить коэффициенты />можно, если известно номинальное значение задающего напряжения Uз.ном.. Пусть Uз.ном.= 10 В, тогда
/>,
и, следовательно,
/>.
Тогда
/>
Для определения ограничения выходного напряжения усилителя требуется найти максимальное значение ЭДС УП:
/>
Тогда Uнас= Емах/ Кн= 328,4 / 3,24 ≈ 100 В.
Уравнение внешней характеристики:
/>
Задача 2
Определить, как изменится статизм внешней характеристики УП с данным задачи 1, если ввести дополнительно с помощью положительной обратной связи по напряжению на уровне />.
Решение.
Таким образом, управляемый преобразователь по условию задачи должен иметь две образные связи по напряжению: отрицательную, действующую через входной усилитель с ограничением, как это показано на рис.1, и положительную, которая вводится непосредственно на вход УП. Тогда при критической настройке обратной связи согласно Ко.н.к. = 1/ Ку Кп будет Ко.н.2 = 1/ Кп = 1/5 = 0,2.
Преобразователь, окруженный такой связью, приобретает свойства источника тока с характеристикой
Iн = Uвх / (Ко.н.2RП).
Для заданного токоограничения />входное напряжение УП, т.е. выходное напряжение усилителя, приобретает значение
/>
Определим внешнюю характеристику УП с учетом одновременного действия отрицательной и положительной связей:
/>, т.е.
/>;
/>.
Сравнивая рабочие участки внешних характеристик в задачах 1 и 2 замечаем, что введение дополнительной положительной связи с критической настройкой повышает статизм в 6,6/4,24 = 1,56 раза при снижении задающего напряжения в 100/33,4 = 3 раза. Однако одновременно обеспечивается надежное ограничение тока на уровне />при условии уменьшения ограничения напряжения усилителя до />
Задача 3
--PAGE_BREAK--Рассчитать коэффициент усиления и минимальное сопротивление в зоне прерывистых токов ТП, имеющего следующие данные: индуктивность нагрузки /> =0; максимальное значение линейно изменяющегося опорного напряжения /> = 10В; угловой интервал рабочего участка опорного напряжения /> =3000; нормальное вторичное напряжение трансформатора />=208В; напряжение короткого замыкания трансформатора /> = 4,75%; относительные потери мощности короткого замыкания трансформатора />= 3,75%; напряжение сети /> =380В; мощность трансформатора />= 7,7 кВА. Схема ТП – трехфазная.
/>
Рис.1. Трехфазная схема ТП
Самая простая схема, но самый большой уровень пульсаций, частота />Гц. Ток Idдополнительно подмагничивает трансформатор, что требует увеличение габаритов трансформатора. Для двигателей до 1-10 кВт.
/>
Тогда
/>
/>
и для малых значений Uy, когда
/>.
коэффициент усиления ТП
kп= />
Это значение kпсоответствует касательной к синусоидальной характеристике управления ТП и дает возрастающую погрешность с увеличением Uy. Максимальная погрешность имеет место при Uy= Uymax= 6В (/>
/>
т.е. 57%. Более точна аппроксимация синусоидальной характеристики в интервале углов 0-90усредненным значением kп, определенным для угла />, т.е. для Uy= 4В.
Для данной линеаризации:
kп= (141 sin/>) / 4 = 30.5
и в диапазоне изменения Uy= 0-4.6 Bпогрешность по выходному напряжению не превосходит 20%.
Для определения минимального внутреннего сопротивления ТП в зоне прерывистых токов можно пользоваться выражением:
/>
для границы прерывистых токов. Тогда с учетом />и Ld= 0
/>.
Сравнение последнего сопротивления с сопротивлением от перекрытия вентилей Rппоказывает,
/>,
что />в 2 раза больше RП.
Так как
/>
Где
/> = SН.тр/ />U2л.ном.= 7700 / />208 = 21,4 А.
/>
/>
Следовательно, искомое сопротивление
/>
Задача 4
Рассчитать коэффициент усиления и электромагнитную постоянную времени возбуждения генератора имеющего следующие данные: /> = 460В; /> =435А; n = 3000/>; /> =8.15; /> = 730 – на один полюс; /> =16.6Ом; /> =1; /> =135; 2а = 2; 2р = 4; Ф = 0,0475 Вб; при F = 4750 А.
Коэффициент усиления определяется по выражению:
/>
где w = />.
Полученное значение коэффициента усиления по напряжению соответствует начальному линейному участку характеристики намагничивания и без учета дополнительного сопротивления в цепи возбуждения.
Для проверки полученного значения целесообразно воспользоваться отношением выходного напряжения к напряжению возбуждения в номинальном режиме:
/>
Так как в номинальном режиме генератор в определенной мере насыщен, то неравенство/>является необходимым условием справедливости результата расчета/>.
Согласно исходным техническим данным генератора может быть подсчитана электромагнитная постоянная времени, соответствующая начальному прямолинейному участку характеристики намагничивания:
/>
Список литературы
Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. – М: энергоатомиздат, 1987. – 224 с.
Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. – М.: Высшая школа, 1985.
Справочник по средствам автоматики/Под. ред. В.Э. Низэ и И.В. Антика – М.: Энергоатомиздат, 1983.