Название: Элементы автоматизированного электропривода

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Физика

Размер файла: 121.79 Kb

Скачать файл: referat.me-343853.docx

Краткое описание работы: Проведение расчета коэффициентов усиления преобразователя, трансформатора, генератора. Оценка изменения статизма внешней характеристики управляемого преобразователя при введении дополнительной положительной обратной связи по напряжению на заданном уровне.

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 R_П и

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 U_з.ном. . Пусть U_з.ном. = 10 В, тогда

,

и, следовательно,

.

Тогда

Для определения ограничения выходного напряжения усилителя требуется найти максимальное значение ЭДС УП:

Тогда U_нас = Е_мах / К_н = 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 К_о.н.к. = 1/ К_у К_п будет К_о.н.2 = 1/ К_п = 1/5 = 0,2.

Преобразователь, окруженный такой связью, приобретает свойства источника тока с характеристикой

I_н = U_вх / (К_о.н.2 R_П ).

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

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 I_d дополнительно подмагничивает трансформатор, что требует увеличение габаритов трансформатора. Для двигателей до 1-10 кВт.

Тогда

и для малых значений U_y , когда

.

коэффициент усиления ТП

k_п =

Это значение k_п соответствует касательной к синусоидальной характеристике управления ТП и дает возрастающую погрешность с увеличением U_y . Максимальная погрешность имеет место при U_y = U_ymax = 6В (

т.е. 57%. Более точна аппроксимация синусоидальной характеристики в интервале углов 0-90⁰ усредненным значением k_п , определенным для угла , т.е. для U_y = 4В.

Для данной линеаризации:

k_п = (141 sin) / 4 = 30.5

и в диапазоне изменения U_y = 0-4.6 B погрешность 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 L_d = 0

.

Сравнение последнего сопротивления с сопротивлением от перекрытия вентилей R_п показывает,

,

что в 2 раза больше R_П .

Так как

Где

= S_Н.тр / U_2л.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 неравенствоявляется необходимым условием справедливости результата расчета.

Согласно исходным техническим данным генератора может быть подсчитана электромагнитная постоянная времени, соответствующая начальному прямолинейному участку характеристики намагничивания:

Список литературы

1. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. – М: энергоатомиздат, 1987. – 224 с.

2. Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. – М.: Высшая школа, 1985.

3. Справочник по средствам автоматики/Под. ред. В.Э. Низэ и И.В. Антика – М.: Энергоатомиздат, 1983.