Учебная работа. Элементы автоматизированного электропривода

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 RП 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 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 .

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.2 RП).

Для заданного токоограничения входное
напряжение УП, т.е. выходное напряжение усилителя, приобретает

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

Тогда

и для малых значений Uy , когда

.

kп =

Это возрастающую погрешность с
увеличением Uy. Максимальная погрешность имеет
место при Uy = Uymax = 6В (

т.е. 57%. Более точна аппроксимация синусоидальной
характеристики в интервале углов 0-900 усредненным 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 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
Ld = 0

.

Сравнение последнего сопротивления с сопротивлением от
перекрытия вентилей Rп показывает,

,

что  в 2 раза больше RП.

Так как

Где

 = SН.тр / U2л.ном. = 7700 / 208 = 21,4
А.

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.

Учебная работа. Элементы автоматизированного электропривода