Статические и динамические характеристики электропривода

Вы будете перенаправлены на Автор24

Функциональная схема электрического привода

Электрический привод — это электромеханическая система, которая предназначена для приведения в движение рабочих органов механизмов и машин, а также управления их технологическим процессом.

Пример функциональной схема автоматизированного электропривода изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема автоматизированного электропривода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: Пру — преобразовательное устройство; ИСУ-информационная система управления; СПУ — силовое преобразовательное устройства; РД — ротор двигателя; ЭМП — электромеханический преобразователь; ИМ — исполнительный механизм; ПУ — передаточное устройство; ДОС — датчик обратной связи; ЗУ — задающее устройство.

Таким образом электропривод состоит из четырех основных частей:

Готовые работы на аналогичную тему

Статические и динамические характеристики электропривода

Статические характеристик современных электроприводов делятся на:

Механическая характеристика электропривода — это зависимость скорости вращения вала от момента, который развивает двигатель.

Математически механическая характеристика выражается следующим образом:

где: w – угловая скорость вращения вала; n – скорость вращения вала.

Механическая характеристика является естественной в том случае, когда вышеозначенные зависимости получаются при номинальных параметрах сети питания, без добавочных сопротивлений в цепи двигателя и нормальной схеме включения. Когда в цепи двигателя присутствуют добавочные сопротивления или питание двигателя осуществляется от сети, с частотой или напряжением отличным от номинального, то механическая характеристика будет искусственной. Таким образом у электропривода может быть только одна естественная механическая характеристика, а искусственных большое количество.

Механические характеристики, в зависимости от степени жесткости делятся на жесткие, мягкие и абсолютно жесткие. Абсолютно жесткая характеристика возникает в том случае, когда величина жесткости бесконечна. Жесткая механическая характеристика образуется при небольшом падении скорости при увеличении момента и степени жесткости 40-10. Такими характеристиками обладают двигатели постоянного тока с независимым возбуждением и асинхронные двигатели в пределах линейного участка. Мягким механическим характеристикам свойственны большое относительное падение при увеличении момента и жесткость не выше 10. Таким характеристиками обладают двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, с независимым возбуждением с большим сопротивлением в цепи якоря, а также асинхронные двигатели с дополнительным сопротивлением в цепи ротора. Пример механических характеристик изображен на рисунке ниже.

Рисунок 2. Механические характеристики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 — абсолютно жесткая механическая характеристика; 2 — жесткая механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением; 3 — жесткая механическая характеристика асинхронного двигателя в пределах нелинейного участка; 4 — мягкая механическая характеристика двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Электромеханическая характеристика представляет собой электромеханическую скоростную характеристику зависимости частоты вращения якоря от тока нагрузки и характеристику зависимости вращающего момента от тока нагрузки. Данные характеристики снимаются при неизменном напряжении.

Динамическими характеристиками электрического привода выражаются зависимости координат механической части привода от времени, а также угловой скорости от времени. Допустим, что к элементу, угловая скорость которого равна 0, приложены два момента одновременно: статический (Мс) и вращающий электромагнитный (М=f(w)). Если представить зеркальное отображение статического момента в первом квадранте координатной плоскости, то зависимость динамического момента будет иметь следующий вид (заштрихованная часть).

Рисунок 3. Зависимость динамического момента. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

С увеличением угловой скорости вращения динамический момент уменьшается и при некотором ее значении будет равен 0. Найдем динамический момент: М-Мс. Для этого составляются дифференциальные уравнения, а после их решения строятся динамические характеристики:

Источник

Что такое статическая характеристика двигателя

Читайте также

– Статические характеристики (режимы работы САР)

Режим работы САУ, в котором управляемая величина и все промежуточные величины не изменяются во времени, называется установившимся, или статическим режимом. Любое звено и САУ в целом в данном режиме описывается уравнениями статики вида у = F(u, f), в которых отсутствует время… [читать подробнее].

– Статические характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения

Можно применить формулы (4) и (5), но магнитный поток зависит от тока (см. рисунок 3.4), т.е. (1); (2); где R=Rя+Rов+Rд Ф=f(I) не имеет точного аналитического выражения, поэтому вводим допущение: кривую 1 заменяем прямой 2. Ф=&… [читать подробнее].

– Статические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения

На рисунке 3.1: Rя = rоя + rко + rдп + rщ, где rоя – обмотки якоря; rко – компенсационной обмотки; rдп – добавочных полюсов; rщ – щеточного контакта; R = Rя + Rд – сопротивление якорной цепи Принимаем следующие допущения: 1) реакцией якоря пренебрегаем; 2) момент на валу… [читать подробнее].

– Статические характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения

Можно применить формулы (4) и (5), но магнитный поток зависит от тока (см. рисунок 3.4), т.е. (1); (2); где R=Rя+Rов+Rд Ф=f(I) не имеет точного аналитического выражения, поэтому вводим допущение: кривую 1 заменяем прямой 2. Ф=&… [читать подробнее].

Регуляторы давления. Схемы. Регуляторы давления (РД) применяются в пневмосистемах для понижения давления до заданного уровня и его стабилизации с заданной точностью. РД применяются в схемах ИСГ для понижения давления от уровня давления в баллоне до… [читать подробнее].

– Статические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения

На рисунке 3.1: Rя = rоя + rко + rдп + rщ, где rоя – обмотки якоря; rко – компенсационной обмотки; rдп – добавочных полюсов; rщ – щеточного контакта; R = Rя + Rд – сопротивление якорной цепи Принимаем следующие допущения: 1) реакцией якоря пренебрегаем; 2) момент на валу… [читать подробнее].

Регуляторы давления. Схемы. Регуляторы давления (РД) применяются в пневмосистемах для понижения давления до заданного уровня и его стабилизации с заданной точностью. РД применяются в схемах ИСГ для понижения давления от уровня давления в баллоне до… [читать подробнее].

– Схемы включения и статические характеристики двигателя

Основная схема включения ДПТ НВ приведена на рис. 4.1 [1; 9; 10; 14]. Рис. 4.1. Схема включения ДПТ НВ В этой схеме: U – напряжение питания якоря; Uв – напряжение питания обмотки возбуждения; I – ток якоря; Iв – ток возбуждения; Rя= Rобмя + Rдп+ Rко + Rщк, сопротивление… [читать подробнее].

– Статические характеристики элементов автоматики

Характеристики, определяющие процессы, протекающие в элементах автоматики в установившемся режиме, называются статическими. Статическими характеристиками являются: – передаточный коэффициент, – абсолютная и относительная погрешность, – область нечувствительности…. [читать подробнее].

– Статические характеристики асинхронного двигателя

Что такое статическая характеристика двигателя

Главное меню

Судовые двигатели

Если необходимо подчеркнуть те или иные взаимосвязи между па­раметрами, справедливые для установившихся режимов, из всего многообразия взаимосвязей (6) выбирают лишь необходимые и на их основе строят статические характеристики двигателя. Если воспользоваться для этой цели поверхностью

Таким образом, каждая точка любой статической характери­стики, т. е. каждая точка, лежащая на поверхности А и определя­емая функциональной зависимостью (6), соответствует только одному установившемуся режиму, а каждая статическая характе­ристика двигателя представляет собой последовательную совокуп­ность установившихся режимов, выраженных определенными па­раметрами при определенных условиях (например, постоянство того или иного параметра).

Все сказанное о статических характеристиках свидетельствует о том, что их применяют для определения тех или иных статиче­ских свойств двигателя. Каждая статическая характеристика ил­люстрирует взаимосвязь параметров при установившихся режи­мах работы двигателя в определенных условиях.

Модель ZIP

Эта модель также называется полиноминальной. Она широко используется как для анализа установившихся режимов, так и переходных процессов[1], [2]. Эта модель представляет собой зависимость потребляемой мощности от напряжения в виде полиномиального уравнения, которое объединяет в себе компоненты постоянного сопротивления (Z), тока (I) и мощности (P):

[math]displaystyle P = P_0 left( a_ + a_ frac> + a_ frac^2> right)[/math] ;

где [math]P[/math] и [math]Q[/math] – активная и реактивная мощность, потребляемая нагрузкой при напряжении [math]V[/math] ; [math]P_0[/math] и [math]Q_0[/math] – активная и реактивная мощность, потребляемая нагрузкой при номинальном напряжении [math]V_<ном>[/math] ; [math]a_[/math] и [math]a_[/math] – коэффициенты, характеризующие изменение потребляемой мощности в зависимости от напряжения.

статическая характеристика электродвигателя

Смотреть что такое «статическая характеристика электродвигателя» в других словарях:

ДИНАМИКА ПРИВОДОВ — см. также о словаре гидродвигатель гидромашина гидронасос гидроцилиндр … Теория механизмов и машин

ГОСТ Р 50369-92: Электроприводы. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 50369 92: Электроприводы. Термины и определения оригинал документа: 3 (электро) двигатель (электропривода): Электромеханический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 19350-74: Электрооборудование электрического подвижного состава. Термины и определения — Терминология ГОСТ 19350 74: Электрооборудование электрического подвижного состава. Термины и определения оригинал документа: 48. Активное статическое нажатие токоприемника Нажатие токоприемника на контактный провод при медленном увеличении его… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальная — максимальная: Максимально возможная длина ЗО, в пределах которой выполняются требования настоящего стандарта и технических условий (ТУ) на извещатели конкретных типов, Источник: ГОСТ Р 52651 2006: И … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 41.13-H-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 H 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1 антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения автоматически … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 41.13-Н-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 Н 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1. антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

3.11. Статические характеристики асинхронных двигателей

Для получения выражений статических характеристик с по­мощью приведенной на рис. 3.27, бупрощенной схемы за­мещения определим вначале ток фазы ротора как функцию параметров двигателя:

, (3.73)

где — индуктивное сопротивление короткого замыкания.

Активная электромагнитная мощность, передаваемая через воздушный зазор ротору двигателя, может быть записана в виде

(3.74)

или же через электромагнитный момент и скорость поля двигателя:

(3.75)

Приравнивая (3.74) и (3.75), получаем уравнение статиче­ской механической характеристики двигателя в виде зависи­мости

. (3.76)

Анализ функции (3.76) показывает, что она имеет точки экстремума; критическое скольжение, соответствующее экстре­муму, может быть определено путем дифференцирования (3.76) по sи последующего приравнивания нулю этой про­изводной:

. (3.77)

Подставляя (3.77) в (3.76), получаем выражение критиче­ского момента:

. (3.78)

С учетом (3.77) и (3.78) уравнение (3.76) может быть после преобразований представлено в форме так называемой уточненной формулы Клосса:

, (3.79)

Нетрудно видеть, что при механическая характе­ристика близка к линейной зависимости, а в об­ласти больших скольжений () имеет гиперболичес-кий характер:.Приs=sкмомент принимает макси­мальные значения, причем в двигательном режиме (sк,дв> 0) соответствующее значение критического моментаMк,дв, как это следует из (3.78), меньше, чемМк,гв генераторном режиме(sк,г 0) ток ротора моно­тонно возрастает, стремясь при к асимптоте:. В генераторном режиме (s 1), двигатель переходит в тормозной режим противовключения. В этом режиме на естественной характеристике двигателя с фазным ротором поток снижен, весьма мал, поэтому двигатель развивает небольшие значения тормозного момента, потребляя из сети в основном реактивный ток, превышающий номинальный в 5—10 раз. Поэтому режим противовклю­чения на естественной характеристике двигателя с фазным ро­тором также на практике не используется.

Область (s

Номинальном режиме машина насыщена (рис. 3.32), при U1=U1 НОМдопустимо только увеличение частоты, что вызывает

соот­ветствующее уменьшение потока . В соответствии с (3.78) увеличениеf1приводит к уменьшению критического момента из-за увеличения и повышения реактансов рассея­ния. Критическое скольжение при этом также уменьшается, а скорость идеального холостого хода увеличивается, как показано на рис. 3.31,г.

При необходимости уменьшения частоты снижения скорости необходимо дополнительно из­менять напряжение питанияU1. Таким образом, чтобы поток поддерживался примерно постоянным. Соответственно наи­более эффективные возможности управления асинхронным двигателем обеспечиваются использованием в качестве управляюще-го воздействия в канале регулирования скорости частотыf1, а в канале регулирования потока напряженияU1.

Приведенный анализ основан на предположении, что при данной механической характерис-тике в любой ее точке па­раметры двигателя , , , остаются неизменными. Известно, что это допущение вполне приемлемо в пределах рабочего участка механической характеристики, а приs > sK является в большинстве случаев грубым. При больших то­ках сказывается насыщение зубцов, что вызывает умень­шение индуктивного сопротивления рассеяния. С возрастанием частоты тока ротора существенно проявляется эффект вытес­нения тока, вызывающий увеличение активного сопротивле­ния роторной обмотки . Для двигателя с фазным ро­тором, которым можно управлять таким образом, чтобы во всех режимах обеспечивалась работа в пределах рабо­чего участка его характеристик, указанные изменения па­раметров не имеют существенного значения. В наиболее массовом варианте асинхронного электропривода с короткозамкнутым ротором двигателя влияние изменений параметров весьма существенно и его необходимо иметь в виду.

Схема включения асинхронного короткозамкнутого двига­теля приведена на рис. 3.33, а,а варианты статических механических характеристик показаны на рис. 3.33,б. Вотличие от двигателя с фазным ротором пуск короткозамкнутого двигателя осуществляется в большинстве практических слу­чаев прямым включением его обмотки статора в сеть, а для торможения используется режим противовключения. Поэтому область механической характеристики приs > sKимеет для такого двигателя важное значение и определяет его пуско­вые и тормозные возможности. МоментМП, развиваемый двигателем при (s= 1), является важным показателем, включаемым в число каталожных данных двигателя в виде величиныМП /МНОМ. Практически при оценке пускового мо­мента следует учитывать возможность понижения напряжения сети на 10 % при снижении каталожного значенияМПна 20 %. Кроме того, для короткозамкнутых двигателей в ка­талогах указывается кратность пускового тока.

Для сокращения длительности переходных процессов пуска и торможения желательно увеличивать пусковой и тормозной моменты, а для уменьшения нагрузок на сеть полезно ог­раничивать пусковые и тормозные токи двигателя. Если двигатель имеет ротор с круглыми пазами, то изменения сопротивления роторной обмотки, обусловленные эффектом вытеснения тока, хотя и вызывают отклонения формы механической характеристики от определяемой (3.79), но не обеспечивают значительного увеличения пускового и тормоз­ного моментов и заметного ограничения соответствующих токов (см. кривую 1на рис. 3.33,6).Изготовление дви­гателя с увеличенным сопротивлением роторной клетки дает модификацию, называемую двигателем с повышенным сколь­жением (штриховая кривая2на рис. 3.33,б).При этом достигается увеличение пускового и тормозных моментов, но понижается жесткость рабочего участка механической ха­рактеристики, снижается номинальная скорость и возрастают потери в роторной цепи двигателя:

(3.85)

Соотношение (3.85) свидетельствует о том, что потери в ро­торной цепи при М=constпропорциональны скольжению. Двигатели с повышенным скольжением имеют номинальное скольжение, что в 2—3 раза превышает номинальное скольжение того же двигателя нормального исполнения. Соответственно возрастают номинальные потери двигателя, что вынуждает при прочих равных условиях сни­жать допустимый по нагреву (т. е. номинальный) момент и номинальную мощность двигателя. Увеличение потерь в роторной

цепи вызывает также снижение КПД двигателя, поэтому обычно двигатели с повышенным скольжением в ус­тановках, работающих длительно с номинальной нагрузкой, не используются.

Более сильно зависит от скольжения активное сопротив­ление двигателей с глубоким пазом (кривая 3) и особен­но с двойной беличьей клеткой (кривая4на рис. 3.33,б). Сопротивление роторной обмотки таких двигателей в номи­нальном режиме невелико, но сильно увеличивается

при возрастании частоты тока ротора в пусковых режимах и ре­жиме противовключения. Подбором параметров двойной клет­ки удается обеспечить практическое постоянство момента двигателя в переходных процессах и в то же время обеспе­чить высокую жесткость рабочего

Рис. 3.33. Схема (а) и механические характеристики (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

участка механической ха­рактеристики и значения КПД, близкие к двигателям нор­мального исполнения. Кроме того, увеличение активного сопротивления двойной беличьей клетки при больших сколь­жениях ограничивает потребляемый двигателем ток.

Источник

Механическая характеристика асинхронного двигателя

Рис. 1. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя соответствует основной (паспортной) схеме его включения и номинальным параметрам питающего напряжения. Искусственные характеристики получаются, если включены какие-либо дополнительные элементы: резисторы, реакторы, конденсаторы. При питании двигателя не номинальным напряжением характеристики также отличаются от естественной механической характеристики.

Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Пример расчета механической характеристики асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с напряжением = 380 В при = 50 Гц. Параметры двигателя: P н= 14 кВт, n н= 960 об/мин, cos φн = 0,85, ηн = 0,88, кратность максимального момента k м= 1,8.

Определить: номинальный ток в фазе обмотки статора, число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальный момент на валу, критический момент, критическое скольжение и построить механическую характеристику двигателя.

Решение. Номинальная мощность, потребляемая из сети

P1 н = P н / ηн = 14 / 0,88 = 16 кВт.

Номинальный ток, потребляемый из сети

p = 60 f / n1 = 60 х 50 / 1000 = 3,

где n1 = 1000 – синхронная частота вращения, ближайшая к номинальной частоте n н= 960 об/мин.

Номинальный момент на валу двигателя

Мк = k м х Мн = 1,8 х 139,3 = 250,7 Н•м.

Критическое скольжение находим подставив М = Мн, s = s н и Мк / Мн = k м.

Для точки пускового режима s п = 1, n = 0 находим

По полученным данным строят механическую характеристику двигателя. Для более точного построения механической характеристики следует увеличить число расчетных точек и для заданных скольжений определить моменты и частоту вращения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник