Электромагнитная постоянная времени

Электромагнитная постоянная времени

Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 12873 ; Нарушение авторских прав

Постоянная времени электропривода

В системах с линейными характеристиками описываются ЛДУ.

Если это уравнение первого порядка, то его решение выражает протекание переходного процесса по экспоненциальному закону в виде:

(22),

где , это значение функций при начальных условиях в установившемся режиме.

t- текущее время, Т- постоянная времени

При нулевых начальных условиях и при , то есть в относительных единицах

(23)

— относительная постоянная времени

Определяется по таблице

y	0.6232	0.865	0.95	0.99

Теоретически процесс установления заканчивается через бесконечно большой промежуток времени, но при достигает своего установившегося значения.

При изучении переходных процессов в электроприводе различают следующие постоянные времени:

1. электромагнитная постоянная времени

2. электромеханическая постоянная времени

3. постоянная времени нагрева двигателя

Она характеризует инерцию ненасыщенной магнитной цепи и выражается величиной

(24) ,

где L — коэффициент самоиндукции (Гн)

Величина Тэ для простейших цепей с индуктивностью и сопротивлением , включенными на постоянное напряжение и с дифференциальным уравнением вида:

(25)

определяет скорость нарастания тока до значения I_уст по закону:

(26) ,

где I — начальный ток

В двигателях постоянного тока электромагнитная постоянная времени связывается с цепью якоря, по которой происходит управление двигателем и обозначается как T_якоря, определяется как:

где L_якоря — индуктивность обмотки якоря.

Для двигателей постоянного тока для расчетов индуктивности используется полуэмпирическая формула Уманского- Линвелля:

(Гн) ,

Р- число пар полюсов

n_н— номинальное число оборотов в минуту

к- коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально

(к=0.6 для машин без компенсационной обмотки, к=0.25 для машин с компенсационной обмоткой)

Иногда для расчетов пользуются упрощенной формулой, а именно

(28),

где S_H=I_янR_я/u_о относительное падение напряжения на якоре.

K₁=5.7 — для машин без компенсационной обмотки

K₁=2.4 — для машин с компенсационной обмоткой

Значение S_н распределить следующим образом:

Для двигателей постоянного тока следует отметить, что постоянная времени обмотки возбуждения во много раз превосходит постоянную времени Т_я.

При отсутствии точных данных по Т_я и Т_в считают, что для компенсированных машин отношение Т_я/Т_в=1/50, а для некомпенсированных машин Т_я/Т_в=1/20.

Для насыщенных магнитных цепей величина Т_э не является величиной постоянной и должна рассчитываться для каждой точки кривой намагничивания.

С увеличением насыщения значение индуктивности уменьшается и в зависимости от частоты величина Т_э может быть записана в виде:

(31)

— угол к касательной угла намагничивания.

Документация

В этом примере показано, как системная модель бесщеточного двигателя постоянного тока (i.e. сервопривод), может быть создан и параметрирован на основе информации о таблице данных. Двигатель и драйвер моделируются как одна подсистема маскированная. При просмотре модели в Simulink® выберите Motor и блок драйверов, и введите Ctrl+U, чтобы посмотреть под маской и видеть структуру модели.

Эта модель бесщеточного двигателя постоянного тока использует стандартную настройку. Внутренняя обратная связь управляет текущий, и внешняя обратная связь контролирует скорость вращения двигателя. Спрос на скорость установлен напряжением, представленным в контакте Vref и моторном направлении напряжением, представленным в контакте Vdir. Если напряжение в контакте Vbrk идет высоко, то Vref заменен, и спрос на скорость обнуляется, чтобы реализовать торможение.

В этой модели спрос на скорость установлен в 2 В, который соответствует 40,000 об/мин. После одной секунды контакт Vdir установлен высоко, и моторные реверсы к-40,000rpm. В 2 секунды тормозящий контакт Vbrk установлен высоко, и двигатель замедляется, чтобы обнулить об/мин. КПД бесщеточного двигателя постоянного тока вычисляется как отношение механической энергии к электроэнергии в. Следовательно это может быть кратковременно за пределами от 0 до 100-процентной области значений из-за инерции ротора.

Таблица данных производителя для бесщеточного двигателя постоянного тока дает крутящий момент останова как 0.44mNm, максимальная допустимая скорость как 100,000 об/мин, механическая постоянная времени как 5 мс, инерция ротора как 0.005gcm^2, КПД как 41 процент в 0.23mNm и 40,000 об/мин, ток без загрузок как 22mA и номинальное напряжение как 12 В. Постоянная времени основана на использовании моторного драйвера производителя, который использует коммутацию блока. Моторный драйвер может быть сконфигурирован так, чтобы, когда напряжение ссылки скорости как в его максимуме +5V, скорость, которой управляют, составила 100,000 об/мин.

Блок Servomotor в подсистеме Двигателя и драйвера используется, чтобы смоделировать внутреннюю текущую обратную связь плюс механические энергии баланса и электроэнергии. Для разработки системы не обычно необходимо смоделировать текущее переключение, которым управляет моторный драйвер, тогда как обеспечение правильных характеристик скорости крутящего момента и текущий чертивший от предоставления DC. Вектор из максимальных значений крутящего момента на практике определяется максимальным текущим драйвером. Моторные драйверы обычно имеют максимальную текущую установку, которая должна быть соответствующей к максимальному расчетному крутящему моменту двигателя или максимальному крутящему моменту, который должен быть применен к загрузке, если двигатель чрезмерно определен. Здесь вектор из максимальных значений крутящего момента собирается быть моторным крутящим моментом останова до и вне максимальной скорости 100,000 об/мин. Предположение — то, что система, в которой используются двигатель и драйвер, будет заботиться об обеспечении, что двигатель не перегревается путем работы слишком долго в высоком крутящем моменте и комбинациях скорости.

Моторные электрические потери состоят из двух условий. Первой является постоянная составляющая потерь, которая независима от загрузки, и это вычисляется как Vcc*I0, где Vcc является номинальным напряжением питания, и I0 является постоянный ток без загрузок, чертивший от источника питания драйвера. Обратите внимание на то, что, если коммутация блока используется, что касается драйвера, этот пример на основе, I0 будет дважды током в энергичной обмотке фазы. Второй термин потерь пропорционален квадрату мгновенной текущей обмотки для электродвигателя. Это может быть аппроксимировано как термин, который пропорционален квадрату среднего крутящего момента. Два условия потерь реализованы блоком Servomotor.

Существует три параметра маски Двигателя и драйвера, которые должны быть настроены, чтобы совпадать со значениями таблицы данных. Это пропорциональное и интегральные составляющие для контроллера обратной связи скорости и постоянная времени для токового контроллера внутреннего цикла. Здесь, таблица данных дает постоянную времени без загрузок как 5 мс. Типичное эмпирическое правило — то, что внутренний цикл управления должен быть по крайней мере в десять раз быстрее, чем внешний контур. Это означает постоянную времени 0,5 мс для токового контроллера. С этим набором значений затем увеличен пропорциональный термин, пока постоянная времени скорости не составляет приблизительно 5 мс. Интегральная составляющая должна затем быть установлена при выполнении шага скорости при загрузке и увеличена, пока установившаяся ошибка не удалена в порядке 5 мс. Некоторая точная настройка двух усилений затем необходима, чтобы восстановить время нарастания на 5 мс ни при какой загрузке.

«Сервоприводы на базе электродвигателей постоянного тока»

Главная > Документ

19. Какая постоянная двигателя постоянного тока определяется по формуле

 — правильный ответ отсутствует;

20. Величина  в уравнении механической характеристики двигателя постоянного тока — это:

 — частота вращения идеального холостого хода двигателя;

 — номинальная частота вращения двигателя;

 — минимальная частота вращения двигателя;

 — критическая частота вращения двигателя;

 — максимальная частота вращения двигателя;

21. Допустимый пусковой момент в относительных единицах для двигателя равен:

 — ;

 — ;

 — ;

 — зависит от типа двигателя;

 — может иметь любое из перечисленных значений;

22. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения не может работать в следующих режимах:

 — Режиме короткого замыкания;

 — Режиме холостого хода;

 — режиме рекуперативного торможения;

 — режиме динамического торможения;

 — все ответы правильные

23. Значение скорости при ступенчатом изменении напряжения на якоре двигателя постоянного тока зависит от:

 — коэффициента, связывающего ЭДС и скорость двигателя;

 — электромагнитной постоянной времени;

 -электромеханической постоянной времени;

 — сопротивления якорной цепи;

 -нет правильного ответа;

24. На рисунке изображена структурная схема

 — двигателя постоянного тока;

 — нет правильного ответа;

25. На рисунке изображена структурная схема

 — двигателя постоянного тока;

 — нет правильного ответа;

26. Отметьте ложные высказывания:

 -Постоянная времени задатчика интенсивности зависит от параметров задатчика интенсивности;

 — Требуемое значение постоянной задатчика интенсивности определяется по допустимому ускорению;

 — Значение постоянной задатчика интенсивности может изменяться в широких пределах;

 — При колебательном характере переходного процесс величина постоянно й задатчика интенсивности больше, чем при апериодическом;

 — Все высказывания истинные;

27. Передаточная функция задатчика интенсивности имеет вид:

 —;

 — ;

 — ;

 — ;

 — нет правильного ответа;

где а и – постоянная задатчика интенсивности.

28. Форсировку напряжения на обмотке возбуждения двигателя постоянного тока независимого возбуждения применяют

 -для ускорения процессов нарастания тока возбуждения;

 — при разгоне двигателя в зоне выше основной скорости;

 — при торможении двигателя;

 — не применяют вообще;

 — все ответы неправильные;

29. Какая координата электропривода регулируется по схеме, изображенное на рисунке?

 — ток обмотки возбуждения;

 — напряжение на якоре;

30. Где используется свойство отрицательной обратной связи по току β замк → 0?

 -для поддержания постоянства скорости;

 — для поддержания постоянства момента двигателя на выходном валу;

 -для поддержания постоянства электромагнитного момента двигателя;

 — для поддержания постоянства момента на рабочей машине;

 — для формирования вертикального участка механической характеристики;

31. ПИ-регулятор можно представить как

 -параллельное соединение интегрирующего звена и пропорционального звена;

 — последовательное соединение интегрирующего звена и форсирующего звена;

 — последовательное соединение интегрирующего звена и пропорционального звена;

 -параллельное соединение интегрирующего звена и форсирующего звена ;

 — правильный ответ отсутствует;

32. Что определяют по формуле ?

 -модуль жесткости механической характеристики ДПТ НВ с положительной обратной связью по скорости;

 — жесткость механической характеристики ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по скорости;

 — модуль жесткости механической характеристики ДПТ НВ с отрицательной обратной связью по току якоря;

 — модуль жесткости механической характеристики ДПТ НВ с положительной обратной связью по скорости;

 -правильный ответ отсутствует ;

33. Чему равен модуль жесткости механической характеристики в системе преобразователь — двигатель с отрицательной обратной связью по скорости, если сопротивление якорной цепи Rяц=4 Ом; коэффициент связи между ЭДС и скоростью двигателя k·Ф=1,87 В·с; коэффициент усиления преобразователя kТП=23 В/B; коэффициент передачи датчика скорости kос=0,08 В·с; коэффициент усиления регулятора скорости kрс=10?

 — правильный ответ отсутствует;

34. Отметьте истинные высказывания для системы преобразователь -двигатель:

 -Введение отрицательной обратной связи по скорости ухудшает динамику системы по сравнению с разомкнутой системой.;

 — В разомкнутой системе при приложении Мс снижается скорость и ЭДС, при этом увеличивается ток (и момент);

 — В замкнутой системе при приложении Мс произойдет увеличение тока за счет снижения ЭДС двигателя;

 — В замкнутой системе при приложении Мс произойдет увеличение за счет увеличения ЭДС преобразователя;

 — В замкнутой системе при приложении Мс произойдет увеличение напряжения управления;

Электромагнитной постоянной

Мощность, передаваемая вращающимся магнитным полем ротору, называется электромагнитной мощностью и составляет

Передача энергии из первичной обмотки во вторичную происходит посредством переменного магнитного поля в сердечнике. Интенсивность передачи характеризуется электромагнитной мощностью

Эту мощность, называемую электромагнитной мощностью, можно выразить также через механические величины — угловую скорость вращения Q 0 магнитного поля и вращающий момент М, создаваемый двигателем вследствие силового взаимодействия вращающегося магнитного поля с токоми роторной обмотки. Возможность такого выражения электромагнитной мощности может быть обоснована при помощи 18.15, на котором изображена магнитная муфта, являющаяся моделью асинхронного двигателя.

откуца следует, что мощность, Потребляемая двигателем, уравновешивается электромагнитной мощностью и потерями в цепи якоря.

называется электромагнитной мощностью. Эта мощность а. помощью магнитного поля передается на якорь генератора. Одна часть электромагнитной мощности выделяется в вице потерь в меди якоря: ГМ.

854. Рассчитать момент на валу: а) турбогенератора с электромагнитной мощностью 200 МВт и частотой вращения 3000 об/мин; б) гидрогенератора с электромагнитной мощностью 105 МВт и частотой вращения 120 об/мин; в) дизель-генератора с электромагнитной мощностью 50 кВт и частотой вращения 600 об/мин.

2. Что понимают под электромагнитной мощностью двигателя?

Некоторая часть электрической мощности расходуется в обмотках якоря в виде электрических-потерь в якоре: Рэ.я=т12г. Полная электрическая мощность якоря называется электромагнитной мощностью генератора и равна

Потери энергии в асинхронном двигателе рассмотрим при помощи его энергетической диаграммы ( 12-29). На диаграмме Р! — мощность, подводимая к статору из сети. Основная часть Р9М этой мощности, за вычетом потерь в статоре, передается электромагнитным путем на ротор через зазор; Рэм называется электромагнитной мощностью.

Величину Рвм — PI — ДР8Л,— ДРМ, поступающую во вторичную обмотку, называют внутренней электромагнитной мощностью транс-

Главные размеры машины находят из основного расчетного уравнения, устанавливающего связь между размерами Оя, k, с одной стороны, и электромагнитной мощностью, скоростью вращения якоря и электромагнитными нагрузками, с другой стороны:

Пуск двигателя в ход относится к классу электромеханических переходных процессов. Длительность электромагнитного переходного процесса при включении обмотки якоря в сеть определяется электромагнитной постоянной времени, зависящей от индуктивности и активного сопротивления цепи якоря. Длительность механического переходного процесса определяется моментом инерции вращающихся масс, моментом сопротивления и вращающим электромагнитным моментом. Так как время электромагнитного переходного процесса в обмотке якоря значительно меньше времени разгона двигателя под нагрузкой, то можно считать, что механический переходный процесс протекает при установившихся значениях параметров и электрических величин, т. е. можно пренеб-

Если п > nKf, переходный процесс зависит от электромагнитной постоянной ротора и длительности отключения. При отключениях более 1 с электромагнитные процессы к моменту самозапуска практически закончены и в силу этого ток самозапуска можно принимать равным номинальному току двигателя. При отключениях менее 1 с у двигателей мощностью 50 кВт и выше обычно сохраняется остаточное магнитное поле, создающее тормозные моменты, что увеличивает токи самозапуска выше их номинального значения.

В действительности за счет индуктивности обмотки возбуждения магнитный поток изменяется во времени (скорость этого изменения определяется электромагнитной постоянной времени контура обмотки возбуждения), и

Для обмоток якорей электрических машин значение электромагнитной постоянной лежит обычно в пределах сотых и даже тысячных долей секунды, и поэтому в большинстве расчетов переходных режимов она может не учитываться. Что касается обмоток возбуждения машин, то их постоянная времени Тп имеет уже существенное значение, так как ее значение колеблется в пределах от десятых долей секунды для машин малой мощности до нескольких секунд в мощных электрических машинах. Ниже дается представление о порядке электромагнитных постоянных времени в зависимости от мощности машин постоянного тока:

Приведенные выше равенства показывают, что протекание переходных процессов в системе Г—Д зависит как от электромеханической постоянной времени привода Гм, так и от электромагнитной постоянной времени обмотки возбуждения генератора Тв. В зависимости от мощности привода эти постоянные имеют различные значения, лежащие в широких пределах. Как упоминалось, в приводах мощностью в несколько киловатт Тв = 0,1 -т- 0,3 с.

Обозначим т = L/r и назовем эту величину электромагнитной постоянной времени. Размерность т = [L/r] = [Ом -с/Ом] = [с].

Любая цепь обладает некоторой индуктивностью, поэтому для каждой цепи можно определить значение электромагнитной постоянной. Эта постоянная может быть равной от долей микросекунды — для цепей без сосредоточенных индуктивностей до секунд — для обмоток магнитных полюсов крупных электрических машин. Электромагнитную постоянную можно определить разными путями. Укажем еще одно определение этой постоянной.

на 5-5. Практически из-за наличия дуги между расходящимися контактами выключателя начальный пик напряжения будет несколько уменьшен. Для того чтобы начальный всплеск напряжения при включении не превосходил 8—10-кратного напряжения питания, кратность сопротивления разрядного резистора rv/r берется обычно не больше 8—10. Как и на 5-3, касательная к начальной части кривой тока t или напряжения и отсекает на оси абсцисс отрезок, равный в масштабе времени электромагнитной постоянной т.

Электромеханическая постоянная времени. Одним из основных требований, предъявляемых к исполнительному двигателю, является его быстродействие. Время разгона исполнительного двигателя определяется главным образом электромеханическими процессами, так как из-за значительного активного сопротивления ротора электромагнитные переходные процессы, происходящие в двигателе, очень быстротечны. Обычно о быстродействии двигателя судят по величине его электромеханической постоянной времени Ты, которая примерно на порядок выше электромагнитной постоянной времени Гэм = LIR, обусловленной индуктивностью двигателя. Значение Тм определяется из условий разгона ротора двигателя при статическом моменте на валу УИСТ = 0. При этом основное уравнение динамики

Величина Ыг носит название электромагнитной постоянной времени и характеризует скорость протекания электромагнитного процесса. Электромагнитная постоянная времени обозначается через Т„.

обусловленными изменением частоты вращения ротора. Длительность электромагнитных процессов определяется электромагнитной постоянной времени Тэи. Электромеханические процессы определяются в основном моментом инерции ротора и характеризуются электромеханической постоянной времени Тм.

Похожие определения:
Электронными усилителями
Электронная проводимость
Электронной микроскопии
Электронное изображение
Электронного облучения
Электронном микроскопе
Электронно оптических