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
.
Решение.
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
значение
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
.
коэффициент усиления ТП
kп
=
Это значение
kп
соответствует
касательной
к синусоидальной
характеристике
управления
ТП и дает 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.
Следовательно, искомое сопротивление
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
Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. – М: энергоатомиздат, 1987. – 224 с.
Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. – М.: Высшая школа, 1985.
Справочник по средствам автоматики/Под. ред. В.Э. Низэ и И.В. Антика – М.: Энергоатомиздат, 1983.