Исследование установившихся вынужденных колебаний в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов
Полученное математическое обеспечение позволяет определить величины размахов отклонений тока якорной цепи и отклонений угловой скорости электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов от угла управления в электроприводах на стадии проектирования. Если размах отклонений тока якорной цепи электродвигателя или размах отклонений угловой скорости… Читать ещё >
Исследование установившихся вынужденных колебаний в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В регулируемых электроприводах постоянного тока наиболее широкое применение нашли двухтактные трехфазные мостовые тиристорные преобразователи.
Математическая модель силовой части электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения имеет вид [1, 2]:
тиристорный преобразователь непрерывный ток.
(1).
где. | U | напряжение, подаваемое на якорную цепь двигателя, В; | ||
щ. | угловая скорость электропривода, ; | |||
ток якорной цепи электродвигателя, А; | ||||
момент сопротивления электропривода, ; | ||||
коэффициент пропорциональности между угловой скоростью электропривода и ЭДС двигателя, ; | ||||
сопротивление якорной цепи двигателя, Ом; | ||||
индуктивность якорной цепи двигателя, Гн; | ||||
коэффициент пропорциональности между током и моментом электродвигателя, ; | ||||
J | момент инерции электропривода, . | |||
На выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя на интервале формируется напряжение:
(2).
где — время включения тиристора, с;
— время работы тиристора, с;
— угол управления, рад;
— угловая частота, .
При этом в системе электропривода в квазиустановившемся режиме развиваются вынужденные колебания. В зависимости от величины момента сопротивления электропривода в системе имеют место два режима: режим непрерывного тока и режим прерывистого тока якорной цепи электродвигателя.
Цель работы — разработка математического обеспечения и определение зависимостей размахов отклонений тока якорной цепи и отклонений угловой скорости электропривода от угла управления б в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывного тока.
Математическую модель силовой части электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем целесообразно представить в виде:
(3).
При характеристическое уравнение системы представимо в виде:
(4).
где.
При характеристическое уравнение системы представимо в виде:
(5).
где.
В данной работе ограничимся рассмотрением режима непрерывных токов в системах электроприводов, для которых справедливо условие:
Для координат таких электроприводов в режиме непрерывного тока якорной цепи двигателя на интервале времени справедливы зависимости:
(6).
(7).
(8).
Начальные значения угловой скорости и первой производной угловой скорости определяются по формулам:
где.
На рисунках 1ч4 представлены диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при различных значениях угла управления и моменте сопротивления электропривода .
Диаграммы контролируемых координат построены для электро-привода, имеющего следующие характеристики: При этом максимальное значение напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя принято равным.
При уменьшении момента сопротивления ток якорной цепи электродвигателя уменьшается, а угловая скорость электропривода увеличивается. Для каждого угла управления существует такое минимальное значение момента сопротивления при котором минимальное значение тока якорной цепи электродвигателя принимает нулевое значение. Дальнейшее уменьшение момента сопротивления электропривода приведет к переходу в режим прерывистых токов якорной цепи электродвигателя.
На рисунках 5ч8 представлены диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при различных значениях угла управления и минимальных значениях момента сопротивления электропривода.
Рисунок 1 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 2 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 3 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 4 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 5 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 6 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 7 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Рисунок 8 Диаграммы напряжения сети, напряжения на выходе двухтактного трехфазного мостового тиристорного преобразователя, тока якорной цепи, угловой скорости электропривода, первой производной угловой скорости электропривода (ускорение) в режиме непрерывного тока при и моменте сопротивления электропривода
Как следует из диаграмм рассматриваемого электропривода, представленных на рисунках 4 и 8, при угле управления угловая скорость электропривода принимает отрицательные значения.
Для рассматриваемого электропривода по полученным в результате проведенных исследований значениям минимального момента сопротивления электропривода при различных углах управления на рисунке 9 приведена граница, разделяющая области существования режимов непрерывного и прерывистого токов якорной цепи электродвигателя.
На рисунке 10 приведены: зависимость размаха отклонений тока якорной цепи электродвигателя от угла управления; зависимость размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления. Следует отметить, что размах отклонений тока якорной цепи электродвигателя и размах отклонений угловой скорости электропривода практически не изменяются при варьировании момента сопротивления электропривода.
Проведены дополнительные исследования установившихся вынужденных колебаний в электроприводе постоянного тока с тиристорным преобразователем с целью определения границы области непрерывных токов якорной цепи двигателя, при которой угловая скорость электропривода имеет только положительное значение. Для рассматриваемого электропривода такая граница изображена пунктирной линией на рисунке 9.
Рисунок 9 Области существования различных режимов работы электропривода с тиристорным преобразователем: а) режим непрерывных токов; б) режим прерывистых токов Рисунок 10 Зависимости размаха отклонения тока якорной цепи электродвигателя и размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления б в режиме непрерывных токов.
Выводы
Разработано математическое обеспечение для определения размаха отклонений тока якорной цепи и размаха отклонений угловой скорости электропривода от угла управления в электроприводах постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов.
Полученное математическое обеспечение позволяет определить величины размахов отклонений тока якорной цепи и отклонений угловой скорости электропривода постоянного тока с тиристорным преобразователем в режиме непрерывных токов от угла управления в электроприводах на стадии проектирования. Если размах отклонений тока якорной цепи электродвигателя или размах отклонений угловой скорости электропривода не удовлетворят требованиям, предъявляемым технологическим процессом, то необходимо разработать соответствующие мероприятия на стадии проектирования.
Чиликин М.Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979. 616 с.
Добробаба Ю. П. Электрический привод. учеб. пособие /Кубан. гос. технол. ун-т. Краснодар: Изд-во ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2013. 303 с.