Преобразование электрической энергии происходит следующим образом при её прохождении по статорным о

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Вопросы для экзамена по предмету ЭПСП для группы 4ТЭ

1.  Преобразование электрической энергии в асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором.

Преобразование электрической энергии происходит следующим образом: при её прохождении по статорным обмоткам возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с индуктированным полем статора в обмотках ротора и создаёт механические усилия, благодаря которым ротор начинает вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора  меньше частоты вращения поля.

Частота вращения ротора асинхронных двигателей не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки.

1.  Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Механическая ω= f(М) и электромеханическая ω= f(I'2)  характеристики имеют вид, показанный на рисунке 3.

I'2(U1 )/√[(R1+R'2/s)2+(xK)2]               

I1= I'2+ Iμ                                            

M=(mU12R'2)/ ω0 s[(R1+R'2/s)2+(xK)2]

В этих формулах

xK= хσ1 + хσ2'-фазное индуктивное сопротивление рассеяния короткого замыкания двигателя

m-число фаз электродвигателя, U12    - напряжение на фазе обмотки статора., R'2 – сопротивление ротора приведен. к обмотке статора.

В т.А имеет место двигательный режим;

В т.С двигатель работает в режиме короткого замыкания;

В т. К в двигателе имеет место максимальный (критический) момент;

В т. Е имеет место режим торможения, режим рекуперативного торможения;

В т. F максимальный ток в режиме рекуперативного торможения;

В т. Д имеет место режим противовключения

При увеличении частоты питающей сети момент будет уменьшаться, а если уменьшить частоту питающей сети момент будет расти, поэтому нужно менять и напряжение.

1.  Схемы замещения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Схема справедливва при следующтх допущениях:

- параметры все цепи электро двигателя постоянны, т.е. активвные сопротивления ротора приведенные к обмотке статора не зависят от частоты.

- насыщение магнитной системы не влияют на активные сопротивления статора и ротора.

- полная проводимость намагничивающего контура неизменна и намагничивающий ток всегда пропорционален приложенному напряжению независимо от нагрузки.

- добавочные потери и паразитные моменты которые создаются высшими гармониками магнитодвижущей силы(МДС) двигателя не учитываются.

1.  Устройство и принцип действия IGBT транзисторов.

IGBT транзистор сочетает в себе преимущества биполярных и полевых транзисторов. Они выпускаются на токи в сотни А, а напряжение в несколько тысяч В и могут коммутироваться с частотой 1000кГц.  В ПЧ используется коммутация 16кГц. Управление ключами происходит из системы управления по определенному закону Костенко. Электронные ключи могут коммутироваться по 180 градусной коммутации или по 120 градусной коммутации. н

1.  Ключевой режим IGBT транзисторов.

Действие ключего режима основано на том что во включенном состоянии он обладает очень малым сопротивление а в выключенномочень большим сопротивлением.

]При подаче от генератора открывающего импульса (рис. 8.5, а) через резистор Rg начинает заряжаться входная емкость полевого транзистора, входящего в состав IGBT (рис. 8.5, б), но напряжение «коллектор-эмиттер» (рис. 8.5, в) не уменьшается и ток в цепи «коллектор-эмиттер» пока не течет. Участок «1», носящий название времени задержки включения (turn-on delay time) продолжается до тех пор, пока напряжение Uge не достигнет напряжения открывания.

На участке «2» происходит перезаряд емкости Миллера и открывание транзистора. Время, затрачиваемое на этот процесс, носит название времени нарастания (rise time). В цепи «коллектор-эмиттер» появляется ток.

На участке «3» происходит заряд входной емкости до напряжения Ug, на участке «4» транзистор полностью открыт.

Выключение (перевод в режим отсечки) начинается на участке «5», когда напряжение на затворе снижается до порогового уровня за время задержки выключения (turn-off delay time). В начале участка «6», когда начинается процесс увеличения напряжения «коллектор-эмиттер» (рис. 8.5, в), ток коллектора какое-то время сохраняет свое значение из-за протекания процесса рассасывания неосновных носителей, затем резко спадает почти до нуля, что занимает время спада (fall time). Однако на этом процесс выключения не заканчивается, поскольку внутренние процессы рекомбинации продолжаются. На участках «7» и «8» (рис. 8.5, г) наблюдается «токовый хвост», характеризуемый непериодическими колебаниями коллекторного тока.

1.  Устройство и принцип действия автономного инвертора напряжения.

Инвертор-это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования постоянного напряжения в переменное с заданной частотой и амплитудой.

Особенностью является наличие емкостного фильтра с большой емкостью.

1 закон коммутации:  напряжение в цепи  с емкостью до коммутации равно напряжению после коммутации а затем плавно изменяется.

2 закон ток в электрической цепи с индуктивностью до коммутации равен току после коммутации, а затем плавно изменяется.

1.  Устройство и принцип действия автономного инвертора тока.

Это электротехническое устройство предназначенное для поддержания постоянным тока в нагрузке. На входе автономного инвертора тока установлен дроссель с большой индуктивностью , этим он отличается от автономного инвертора U.

1.  Устройство преобразователя частоты с непосредственной связью.

Подавляющее большинство наиболее распространенных схем можно разделить на два класса: ПЧ с непосредственной связью и ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока. Принцип действия ПЧ с непосредственной связью с сетью заключается в том, что напряжение питающей сети непосредственно подается на статорные обмотки двигателя через вентили, когда они открыты. Частота напряжения на фазах двигателя регулируется последовательностью включения вентилей, а амплитуда — изменением угла их включения.

1.  Устройство тиристорного преобразователя частоты.

При необходимости обеспечить протекание выпрямленного тока в обоих направлениях используют реверсивные тиристорные преобразователи, состоящие из двух включенных встречно-параллельно тиристорных выпрямителей, один из которых предназначен для протекания тока нагрузки в прямом, а другой в обратном направлении.

1.  П-регулятор, его применение.

Для регулирования объектами управления, как правило, используют типовые регуляторы, названия которых соответствуют названиям типовых звеньев.

П-регулятор, пропорциональный регулятор
Передаточная функция П-регулятора: Wп(s) = K1. Принцип действия заключается в том, что регулятор вырабатывает управляющее воздействие на объект пропорционально величине ошибки (чем больше ошибка Е, тем больше управляющее воздействие Y).

1.  ПИ-регулятор, его применение.

ПИ-регулятор, пропорционально-интегральный регулятор (см. рисунок 1). ПИ-регулятор представляет собой сочетание П- и И- регуляторов. Передаточная функция ПИ-регулятора: Wпи(s) = K1 + K0/s.

достоинствами:

Обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования.

Достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления Кр и постоянная времени интегрирования Ti. В таком регуляторе имеется возможность оптимизации величины отношения Кр/Ti—min, что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования.

Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в отличие от ПИД-регулятора).

1.  ПИД-регулятор, его применение.

ПИД-регулятор, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (см. рисунок 1).

ПИД-регулятор представляет собой сочетание П-, И- и Д-регуляторов. Передаточная функция ПИД-регулятора: Wпид(s) = K1 + K0 / s + K2 s.

Наиболее часто используется ПИД-регулятор, поскольку он сочетает в себе достоинства всех трех типовых регуляторов.

1.  Алгоритм работы  преобразователя частоты.

Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления. Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя. Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону/

Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

Второй способ получил наибольшее распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной. Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения.

1.  Устройство преобразователя частоты на транзисторах.

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.

Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с известными тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями, что крайне важно для уменьшения потерь и электромагнитных помех в силовых цепях.

1.  Сравнительный анализ существующих преобразователей частоты.
2.  Высоковольтные преобразователи частоты.
3.  Использование преобразователей частоты по двухтрансформаторной схеме.
4.  Схема электропривода по системе ПЧ-Д с использованием аппаратов по европейскому варианту.
5.  Назначение тормозного блока и блока тормозных резисторов в системе ПЧ-Д.

При рекуперативном торможении с двигателя отдается энергия в сеть, при увеличении тока в звене постоянного тока

1.  Широтно - импульсная модуляция.

Используя широтно-импульсную модуляцию, можно формировать любые нужные формы кривой тока, учитывая изменяющиеся в процессе работы параметры нагрузки. В современных хорошо сделанных преобразователях частоты ШИМ позволяет при любой требуемой выходной частоте преобразователя изменять нужным образом амплитуду напряжения, управляя магнитным потоком двигателя, и формировать при любой нагрузке на валу близкую к синусоидальной форму тока двигателя.

1.  Законы Костенко при управлении преобразователем частоты.

При частотном регулировании для получения требуемой характеристики двигателя следует изменять не только частоту питающей сети, но и значение напряжения.

Они должны иметь определенную зависимость, при которой обеспечивается устойчивая работа двигателя, не происходит чрезмерной нагрузки его по току и магнитному потоку и т. п.

академик Костенко М.П. сформулировал общий закон обеспечивающий оптимальные условия работы двигателя: чтобы обеспечить оптимальный режим работы АД при всех значениях частоты и нагрузки, необходимо относительное напряжение двигателя изменять пропорционально произведению относительной частоты на корень квадратный из относительного момента

Закон Костенко можно получить также из следующих элементарных соображений. Если предположить, что коэффициент перегрузочной способности при регулировании остается постоянным, то критический момент, зависящий от квадрата величины магнитного потока, также должен оставаться постоянным и отношение моментов при двух различных частотах будет равно

1.  Скалярное управление преобразователем частоты. Общие вопросы.

При скалярном управлении по определенному закону изменяют амплитуду и частоту приложенного к двигателю напряжения. Изменение частоты питающего напряжения приводит к отклонению от расчетных значений максимального и пускового моментов двигателя, к.п.д., коэффициента мощности. Поэтому для поддержания требуемых рабочих характеристик двигателя необходимо с изменением частоты одновременно соответственно изменять и амплитуду напряжения.

При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Принцип скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода основан на изменении частоты и текущих значений модулей переменных АД (напряжений, магнитных потоков, потокосцеплений и токов цепей двигателя). Управляемость АД при этом может обеспечиваться совместным регулированием либо частоты f1 и напряжения U1, либо частоты f1 и тока I1 статорной обмотки. Первый способ управления –это частотное управление, второй - частотно-токовое управление [1,4,6].

Скалярный принцип частотного управления является наиболее распространенным в асинхронном электроприводе.

Достоинства скалярного принципа

-техническая простота измерения и регулирования переменных;

-возможность построения разомкнутых систем управления скоростью.

Недостаток

- трудность реализации желаемых законов регулирования скорости и момента АД в динамических режимах. Связано это с весьма сложными электромагнитными процессами, протекающими в АД.

1.  Частотное и частотно-токовое управление преобразователем частоты.

В системах частотно-токового управления двигатель питается от ТП частоты с автономным инвертором тока (АИТ). В этом случае управляемый выпрямитель совместно с контуром регулирования тока выпрямителя образует источник тока, управление двигателем производиться путем задания тока статора и частоты АИТ. Обе величины, в свою очередь, зависят от общего сигнала задания на систему, определяющего скорость двигателя. Ток статора связан с нагрузкой двигателя. Основная идея всех вариантов частотно-токового управления состоит в том, чтобы управлять током статора (амплитудой и положением) так, чтобы вектор потокосцепления ротора Ψ2 был постоянным/

Свойства АД при  питании от источника тока,

- независимость электромагнитного момента АД от частоты

-возможность при заданном токе статора и абсолютном скольжении, равном критическому обеспечить больший момент, чем при питании от источника напряжения.

С увеличением uз.с и, соответственно u3.f, ток статора становится переменным и двигатель начинает вращение под действием максимального момента, ограниченного сигналом u3.0. Увеличение скорости будет до тех пор, пока не сравняются сигналы задания и обратной связи по скорости двигателя. При этом выходной сигнал PC при отсутствии статической нагрузки на его валу вновь установится равным нулю, но за счет положительной обратной связи по скорости уже при u3.f0. Поток холостого хода АД будет при этом создаваться переменным током Il.min

1.  Скалярное управление преобразователем частоты в разомкнутой схеме.

При невысокой точности и ограниченном диапазоне регулирования скорости АД используется частотное управление в разомкнутой системе электропривода (рис.2.1). В подобных системах частота   f1 и напряжение U1 питания двигателя  формируются пропорционально напряжению управления UУ в преобразователе частоты.

Для сохранения постоянства перегрузочной способности АД по моменту в функциональном блоке UF предусматривается такое соотношение между напряжениями задания частоты Uf и напряжения Uu на выходе ПЧ, при котором обеспечивается компенсация падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора. Теоретически это соотношение характеризуется нелинейной функцией, когда Uu снижается в меньшей степени, чем Uf .

Применение подобного соотношения при регулировании скорости АД выше номинальной, где наиболее часто используется этот режим, требует превышения напряжения питания АД выше номинального значения.

В статическом режиме разомкнутая система частотного управления  с приведенными выше соотношениями U1/f1 практически обеспечивает сохранение номинальной перегрузочной способности АД в диапазоне изменения частоты не более (8-10):1 при постоянной нагрузке и (10-25):1 при вентиляторной . Недостатком разомкнутой системы частотного управления является и отсутствие ограничений от возможных перегрузок по току преобразователя и двигателя

1.  Скалярное управление преобразователем частоты с обратной связью по току статора двигателя.

сигналы isa и isc, пропорциональные мгновенному значению токов обмоток статора фаз А и С, с выхода датчиков тока UAa и UAc поступают на функциональный преобразователь UI, где формируются выходные сигналы I1 и I1a. Эти сигналы пропорциональны соответственно модулю абсолютного значения тока статора и активной составляющей этого тока. Наиболее часто в скалярных системах частотного управления для простоты технических решений вместо активной составляющей тока статора на функциональные устройства А1 и А2 подается сигнал действующего значения тока статора I1. 

В узлах ∑1,∑2,∑3 функциональной схемы суммируются сигналы управления и сигналы обратных связей, поступающие с функциональных устройств Al, А2 и A3. Вентиль V условно отражает прохождение сигнала |I1| на вход A3 лишь при его превышении сигнала |I1max| соответствующего модулю максимально допустимого тока статора АД.

1.  Скалярное управление преобразователем частоты с обратной связью по скорости двигателя.

Функциональная схема подобной системы дана на рис.2.5. Здесь канал обратной связи по скорости включает в себя тахогенератор BV, как датчик

обратной связи, узел суммирования ∑5 напряжений управления скоростью

АД uy и обратной связи по скорости иос, регулятор абсолютного скольжения А4, блок ограничения AQ его выходного напряжения ирс, а также узел суммирования ∑4 напряжения и результирующего напряжения иу1 с выхода сумматора ∑1.

По мере увеличения нагрузки на валу АД (моменты М1, М2 на рис.2.6) и

уменьшения скорости АД и, соответственно сигнала uос, увеличивается

сигнал рассогласования δs = иу - иос ≡ ω0.0 - ω ≡ Sa , пропорциональный

абсолютному скольжению двигателя. Здесь ωо.о - заданная скорость идеального холостого хода АД, соответствующая исходному сигналу

управления uy,  ω- реальная скорость АД при заданной нагрузке на его валу. При δs ≠ 0 сигнал upc на выходе AQ, суммируясь с сигналом иу1 = иу (при I1 < I1max ), за счет интегральной составляющей передаточной функции регулятора скорости А4 обеспечивает такое приращение сигнала управления uf преобразователем   частоты,   при   котором   частота  его выходного напряжения становится равной f1.0 (1+Sа). Одновременно, с изменением выходной частоты преобразователя, меняется по сравнению с начальным U1.0 и его выходное напряжение U1 (рис.2.6,б). При этом скорость двигателя восстанавливается до заданного значения ωо.о, т. е. обеспечивается абсолютная жесткость механической характеристики АД (линия 1 на рис.2.6,а). Для увеличения перегрузочной способности АД по моменту дополнительно к основному контуру стабилизации скорости может быть использован и канал положительной обратной связи по току статора (устройство А1 на рис.2.5).

Рисунок 2.6. Статические зависимости переменных электропривода в системе управления по скорости

При превышении максимально допустимого тока статора АД (при I1 > I1max и соответственно, М > Мmax), регулятор скольжения должен быть исключен из работы, например ограничением его выходного сигнала uрс на уровне upc.max (рис.2.6,в). При этом вступают в работу отрицательные обратные связи по току статора с регулятором A3, обеспечивая за счет одновременного уменьшения частоты и напряжения статора АД до их минимальных значений f1min и U1min ограничение момента АД при ω = 0 на уровне Mmax (линия 2 на рис.2.6,а). Тогда минимальная синхронная скорость двигателя   ω0.min   будет соответствовать, а механическая значениям f1min и U1min, характеристика - линии 3 (рис.2.6, a). Устойчивость и динамические показатели качества регулирования скорости АД определяются выбором параметров пропорциональной и интегральной составляющих передаточных функций регуляторов А4 и A3.

Структурная схема линеаризованной системы по рисунку 2.6 при работе АД на участке механической характеристики в пределах значений абсолютного скольжения Sа≤ Sк представлена на рисунке 2.7. Здесь β=2Мк/ ωо.н

Sк-модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД

Тэ=1/ ωо.эл.н Sк-эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД, где ωо.эл.н=2π f1Н=314 1/с-угловая скорость вращения электромагнитного поля АД при номинальной его частоте питания 50 Гц. Для АД общепромышленного исполнения  Sк≈0.05-0.5 и  Тэ≈(0.06-0.006)с, при этом меньшие значения характерны более мощным электродвигателям

1.  Векторное управление преобразователем частоты. Общие вопросы.

Векторное управление электроприводом осуществляется по мгновенным значениям переменных, при этом реализуется принцип ориентации векторных переменных относительно друг друга. В частности ориентация токов и напряжений относительно вектора потокосцепления ротора. Ориентация обеспечивает раздельное (независимое) управление моментом и потокосцеплением в динамических и статических режимах работы привода. При векторном управлении в явном или в неявном виде присутствует контур регулирования электромагнитного момента двигателя. В первом случае реализуется принцип прямого управления моментом. Соответствующие системы векторного управления именуются системами прямого управления моментом. В «традиционных» системах векторного управления с ориентацией тока статора по вектору потокосцепления ротора роль контура момента выполняет замкнутый контур активной составляющей тока статора.

Информация о текущих значениях и пространственном положении векторов переменных АД может быть получена как прямым их измерением с помощью соответствующих датчиков, так и косвенно на основе математической модели АД. В общем случае системы с косвенным регулированием координат электропривода из-за нестабильности параметров АД и сложной их взаимосвязи уступают по своим статическим и динамическим показателям системам с прямым векторным управлением.

1.  Векторное управление преобразователем частоты с обратной связью по току статора двигателя.
2.  Векторное управление преобразователем частоты с обратной связью по скорости двигателя.
3.  Устройство и принцип действия вентильного электродвигателя.

Под вентильным двигателем понимают синхронный двигатель, содержащий многофазную обмотку статора, ротор с постоянными магнитами и встроенным датчиком положения. Коммутация такого двигателя осуществляется при помощи вентильного преобразователя.

. В вентильном двигателе индуктор находится на роторе, якорная обмотка на статоре. Коммутация осуществляется путем подачи управляющего согласованного воздействия на обмотки статора в зависимости от положения ротора, определяемого с помощью интегрированных в двигатель датчиков обратной связи.

Структура вентильного двигателя:

1 – задняя крышка, 2 – печатная плата датчиков, 3 – датчики Холла, 4 – втулка подшипника,

5 – подшипник, 6 – вал, 7 – магниты ротора, 8 – изолирующее кольцо,

9 – обмотка, 10 – тарельчатая пружина,

11 – промежуточная втулка,

12 – изоляция,

13 – корпус,

14 – провода.

1.  Достоинства вентильного электропривода.

Основные преимущества индукторных машин перед аналогами:

простота конструкции;

высокая надежность ротора ввиду отсутствия на нем каких-либо обмоток;

бесконтактный, плавный, двухзонный способ регулирования частоты вращения в широких пределах при постоянстве вращающего момента;

минимальный объем технического обслуживания в период эксплуатации;

значительное снижение массы и габаритов.

К достоинствам вентильных двигателей следует отнести:

Высокий запасаемый момент:

Идеальное решение при высоких пиковых нагрузках

Хорошее ускорение при изменяющихся нагрузках

Высокий диапазон скоростей

Высокую равномерность движения
Высокую точность позиционирования благодаря возможности использования энкодеров и других датчиков обратной связи по скорости/положению.

1.  Устройство вентильно-индукторного электропривода.

Вентильно–индукторный двигатель – это электромеханический преобразователь энергии, который сочетает в себе свойства и электрической машины, и интегрированной системы регулируемого электропривода. Как всякий электродвигатель, он обеспечивает преобразование электрической энергии, которая поступает от питающей сети, в механическую энергию, передаваемую в нагрузку. Как система регулируемого электропривода, ВИД дает возможность осуществлять управление этим процессом в соответствии с особенностями конкретной нагрузки: регулировать частоту вращения, момент, мощность

ВИД представляет собой достаточно сложную электромехатронную систему, В ее состав входят: индукторная машина (ИМ), преобразователь частоты, система управления и датчик положения ротора (ДПР). Функциональное назначение этих элементов ВИД очевидно: преобразователь частоты обеспечивает питание фаз ИМ однополярными импульсами напряжения прямоугольной формы; ИМ осуществляет электромеханическое преобразование энергии, система управления в соответствии с заложенным в нее алгоритмом и сигналами обратной связи, поступающими от датчика положения ротора,  управляет данным процессом.

1.  Принцип действия ИМ в ВИП.

Принцип действия ВИД основан на свойстве ферромагнитных тел ориентироваться во внешнем магнитном поле таким образом, чтобы пронизывающий их магнитный поток принимал максимальное значение.

Предположим, что в этом положении по сигналу системы управления произойдет коммутация ключей преобразователя частоты и к фазе А будет приложено постоянное напряжение UА, тогда по катушкам фазы потечет ток iA, который создаст МДС FA. Эта МДС, в свою очередь, возбудит в машине магнитное поле.

В магнитном поле фазы А ротор будет стремиться ориентироваться таким образом, чтобы магнитный поток, пронизывающий его, принял максимальное значение. При этом на сердечники статора и ротора будут действовать одинаковые по значению и обратные по направлению пондеромоторные силы (ПС) тяжения. Очевидно, что силы, действующие на 1ый и 4ый зубцы ротора, будут стремиться повернуть его по часовой стрелке, а силы, действующие на 2ой и 5ый зубцы – против. В силу того, что ротор в данном положении симметричен относительно оси возбужденной фазы, равнодействующая азимутальной составляющей этих сил будет равна нулю. Таким образом, в рассогласованном положении ИМ и ВИД не развивают вращающего момента.

Рассогласованное положение представляет собой точку неустойчивого равновесия. Действительно, если под действием какого–либо внешнего воздействия ротор отклонится от рассогласованного положения в том или ином направлении, то равнодействующая азимутальных составляющих ПС сердечников уже не будет равна нулю. Следовательно, возникнет вращающий момент, который будет стремиться повернуть ротор в направлении от рассогласованного положения.

1.  Достоинства и недостатки ВИП.

Ранее уже отмечалось, что ВИД является и электрической машиной, и интегрированной системой регулируемого привода. Он представляет собой органическое единство ИМ, преобразователя частоты и микропроцессорной системы управления. Поэтому все его достоинства и недостатки можно разделить на две группы:

– характеристики, обусловленные ИМ;

– характеристики, обусловленные преобразователем частоты и системой управления;

В соответствии с этими группами ниже приведены достоинства и недостатки ВИД.

Достоинства ВИД и недостатки, обусловленные ИМ:

Достоинства

– простота и технологичность конструкции ИМ;

– низкая себестоимость;

– высокая надежность;

– высокая ремонтопригодность;

– низкие потери в роторе;

– минимальные температурные эффекты;

– низкий момент инерции;

– возможность работы на больших частотах вращения;

– возможность работы в агрессивных средах;

– высокая степень утилизации.

Недостатки

– высокий уровень шумов и вибраций;

– плохое использование стали;

– работа возможна только совместно с преобразователем частоты;

– значительные отходы при штамповке;

Достоинства и недостатки ВИД, обусловленные преобразователем частоты и системой управления

Достоинства

– возможность оптимального управления процессом электромеханического преобразования энергии для конкретного нагрузочного устройства;

– высокие массо-габаритные и энергетические характеристики.

 

Недостатки

– пониженная электросовместимость с сетью из-за высокого содержания высших гармоник в токах обмот

1.  Система управления вентильным электродвигателем.

Способы коммутации вентильного двигателя различаются по типу датчика положения ротора и особенностям регулирования тока в фазах обмоток статора.
1.Трапецеидальная или шестишаговая (sixstep) коммутация вентильного двигателя осуществляется по цифровым датчикам Холла. Для 3х датчиков Холла, являющихся «грубым» датчиком положения ротора, возможных состояний на полный электрический оборот будет шесть, каждое из которых соответствует 60 электрическим градусам. При каждом постоянном состоянии датчиков Холла подключаются только две обмотки двигателя, а третья отключена от источника напряжения.

Преимущества: готовность к работе при включении питания; дешевый усилитель тока; управление током (моментом) аналоговым сигналом ±10В. Недостатки: пульсации тока; средние показатели быстродействия при позиционировании и равномерности при сканировании.

Область применения: регулирование скорости при невысоких требованиях к эффективности и равномерности перемещения на низких скоростях.
2. . Синусоидальная коммутация лишена недостатков трапецеидальной коммутации за счет непрерывной и плавной коммутации вектора тока. Это достигается благодаря более высокому разрешению датчика положения ротора (обычно инкрементального энкодера) по сравнению с цифровыми датчиками Холла, имеющими разрешение только 60 электрических градусов. Для стандартного двигателя с соединением фаз в «звезду» достаточно контролировать ток в двух обмотках с помощью двух регуляторов на базе ПИрегуляторов. Такой способ коммутации очень эффективен на малых и средних скоростях, но имеет ошибки на высоких скоростях. В этом случае из-за ограниченного усиления ПИ-регулятора при заданном напряжении постоянного напряжения (DC bus) мах скорость ограничена. Преимущества: минимальные пульсации тока; высокие показатели быстродействия при позиционировании и равномерности при сканировании.Недостатки: ограничение мах скорости при заданном напряжении постоянного напряжения; управление током (моментом/силой) при помощи двух аналоговых сигналов ±10В.

Область применения: прецизионные механизмы.

3.Непосредственно векторный контроль тока в координатах DQ использует преобразования между статическими DQ и вращающими UVW координатами вектора тока, известными как преобразования Парка-Кларка. В отличие от синусоидальной такой способ коммутации предполагает работу ПИ-регулятора с напряжениями постоянного тока, а не синусоидальными напряжениями. Это и обеспечивает качество управления током, независимое от скорости вращения двигателя.

Векторный контроль предполагает регулирование квадратичной (D) и прямой (Q) составляющих тока. Т.к. только прямая (Q) составляющая тока, перпендикулярная к полю ротора, создает момент двигателя, то задание тока подается на вход прямой (Q) составляющей тока. На вход квадратичной (D) составляющей тока подается «0» сигнал.

Преобразования между статическими DQ и вращающими UVW координатами вектора тока производятся с учетом токов фаз и положения ротора.

4.Интегрированное исполнение вентильных двигателей

Одной из основных перспективных тенденций в развитии современных вентильных двигателей является тяготение производителя к интеграции в единый корпус с двигателем управляющей электроники. Такое решение позволяет предлагать не разрозненный набор комплектующих приводной системы, а законченный привод в сборе. Таким образом решаются возможные проблемы совместимости различных компонент привода, а также проблема различных интерфейсов компонент приводной системы.

1.  Достоинства и недостатки вентильного электродвигателя

К достоинствам вентильных двигателей следует отнести:

Высокий запасаемый момент:

Идеальное решение при высоких пиковых нагрузках

Хорошее ускорение при изменяющихся нагрузках

Высокий диапазон скоростей

Высокую равномерность движения
Высокую точность позиционирования благодаря возможности использования энкодеров и других датчиков обратной связи по скорости/положению.

1.  Алгоритмы управления инвертором в преобразователе частоты.
2.  Компенсация влияния мертвого времени.
3.  Матричный преобразователь частоты. Устройство, принцип действия,  достоинства, недостатки.

Матричный преобразователь частоты является одним из наиболее перспективных полупроводниковых преобразователей энергии с непосредственной связью источника и нагрузки для применения в тех случаях, когда требуется наличие режима рекуперации энергии в питающую сеть и предъявляются повышенные требования к качеству потребляемой и возвращаемой энергии.

Его преимуществами относительно ПЧ с неуправляемым выпрямителем являются

Двунаправленный обмен энергии между сетью и нагрузкой

Возможность формирования синусоидального тока с единичным коэффициентом сдвига

Отсутствие в силовой схеме конденсаторов большой емкости

Высокий КПД и показатели электромагнитной совместимости с питающей сетью Компактность Надежность Энергетическая эффективность

Относительная дешевизна

Недостатки

Увеличенное число полупроводниковых приборов (36 против 24)

Меньший коэффициент использования входного напряжения

Более сложное управление

Менее отработанная технология изготовления

В настоящее время промышленностью выпускаются специализированные IGBT- модули, ориентированные на топологию матричного преобразователя, в частности, выполненные в одном корпусе по схеме соединения транзисторов с общим коллектором. Разработан метод четырехэтапной коммутации двунаправленных ключей МПЧ. обеспечивающий отсутствие в алгоритме коммутации интервалов короткого замыкания между входными фазами и приводящих к перенапряжениям интервалов разрыва тока нагрузки. Это существенно повысило надежность МПЧ и устранило необходимость применения снаб-берных цепей

1.  Устройство преобразователей частоты ф. OMRON.

Преобразователи частоты предназначены для регулировки частоты вращения и момента на валу асинхронного или синхронного электродвигателя.

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей Omron выполнена на транзисторах IGBT, работающих в режиме электронных ключей. Схема управления выполняется на цифровых микроконтроллерах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (защита, контроль, диагностика).

Преобразователи частоты на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, сниженной массой и повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей и лучшего отвода тепла с поверхности силового модуля. Они имеют более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность повреждений и отказа электропривода.

1.  Схемы подключения преобразователей частоты ф. OMRON.

Схемы управления двигателем

Схемы управления двигателем можно разделить на три основных типа:

управление по закону V/F (регулировка отношения напряжения к частоте или вольт-частотное регулирование);

векторное управление полем электродвигателя;

прямое управление моментом на валу двигателя.

Схемы управления перечислены по возрастанию функциональности и цены. Во многих случаях в инверторах используются схемы управления нескольких типов. В большинстве случаев достаточно первых двух типов управления, но при больших перегрузках и широком диапазоне изменения нагрузки на валу двигателя необходимо прямое управление моментом.

1.  Параметрирование преобразователей частоты ф. OMRON.
2.  Устройство, типы, назначение преобразователей частоты ф. SIEMENS.
3.  Параметрирование преобразователей частоты ф. SIEMENS.

Ввод в эксплуатацию системы управления электроприводом осуществляется посредством параметризации контуров регулирования. Параметризация проводится при помощи сервисного пульта оператора ОР1S.
Ввод в эксплуатацию системы управления технологическим процессом осуществляется посредством программирования модуля технологии Т400. Программирование проводится при помощи персонального компьютера с инсталлированным на нем пакетом программирования D7-ES.
Кроме программных модулей, решающих технологические задачи, блок "Технология" включает специальный пакет программ коммуникации, обеспечивающий доступ к необходимым для эксплуатационного персонала параметрам модуля Т400 с пульта оператора OP1S. Этот же специальный коммуникационный пакет обеспечивает работу с дополнительным пультом оператора-технолога, например панель OP7/DP-12 ряда SIMATIC HMI (изготовитель SIEMENS).

1.  Устройство, типы, назначение преобразователей частоты ф. SCHNEIDER ELEKTRIK.

Преобразователи частоты Schneider-Electric Altivar 71

Серия преобразователей частоты Altivar 71 отвечает самым строгим требованиям применений благодаря использованию разнообразных законов управления двигателем и многочисленным функциональным возможностям. Она адаптирована для решения наиболее сложных задач электропривода. Применение: Погрузочно-разгрузочные операции; Подъемно-транспортное оборудование; Деревообрабатывающие машины; Технологическое оборудование; Текстильные машины; Фасовочно-упаковочное оборудование.

Основные функции и характеристики преобразователя частоты Altivar 71:

момент и повышенная точность при работе на очень низкой скорости и улучшенные динамические характеристики с алгоритмами векторного управления потоком в разомкнутой или замкнутой системе привода;

расширенный диапазон выходной частоты для высокоскоростных двигателей;

параллельное включение двигателей и специальные приводы с использованием скалярного закона управления;

точность поддержания скорости и энергосбережение для разомкнутого привода с синхронным двигателем;

плавное, безударное управление несбалансированными механизмами с помощью системы адаптации мощности.

1.  Параметрирование преобразователей частоты ф. SCHNEIDER ELEKTRIK.

1. Дополнительная горизонтальная предварительно напряженная арматура в ферме покрытия
2. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук КИЇВ ~
3. Деловая оценка персонала целенаправленный процесс установления соответствия качественных характеристик
4. Электромагнитное поле
5. Курсовая работа- Руководитель предприятия- сущность и принципы его работы
6. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МАСОНСКИХ ЛОЖ2.html
7. Непонятно почему
8. Оптимизация материальных потоков на предприятии с использованием логистического подхода
9. Акционерное общество понятие виды сущность функции
10. вариант проекта договора на поставку хозяйственных товаров в магазин
11. Поэтому анатомию и физиологию изучали врачи древней Греции и Рима
12. правовое обеспечение учета
13. по теме- Весна в музыке и живописи
14. Репродуктивное поведение и его безопасность
15. Игр Манчаары состоялись 3 июля 2013 года на ипподроме Ма5аайыы
16. Dbei steht die Frge zentrl ws der Zusmmenhng zwischen der Litertur und der Zeit ist in der die Litertur entstnden ist
17. 1001 1002 1003 1004 [shuffle] Точка находится 100в пространстве октанта 100на плоскос
18. странице http---www.bmompress
19. ВВЕДЕНИЕ Часть 1 РАЗРУШЕНИЕ Часть 2 САМОУБИЙСТВО Часть 3 ХРОНИЧЕСКАЯ ФОРМА САМОУБИЙСТВА Часть 4 ЛОК
20. А тяжелее воздуха полёт которого главным образом осуществляется за счет подъёмной силы создаваемой одним

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе