Рефетека.ру / Физика

Контрольная работа: Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Техническое задание


Произвести расчет электромагнитных процессов импульсного регулятора тока возбуждения генератора при пяти значениях скважности Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0). Вычислить и построить кривые как функции времени, для Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель.

Вычислить средние значения тока Исследование режимов работы системы генератор-двигатель для заданных значений скважности импульсов управления. Построить статическую характеристику импульсного усилителя Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, а также зависимость Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, где Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – среднее значение ЭДС генератора для заданных значений скважности.

Построить статические характеристики двигателя Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель для указанных значений Исследование режимов работы системы генератор-двигатель при номинальном потоке возбуждения. Построить аналогичные характеристики, соответствующие работе двигателя при ослабленном потоке возбуждения Исследование режимов работы системы генератор-двигатель. (Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – скорость вращения ротора двигателя, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – момент нагрузки).

Построить регулировочные характеристики двигателя Исследование режимов работы системы генератор-двигатель при работе с номинальным и ослабленным потоком возбуждения, соответствующие заданному значению моменту нагрузки на его валу.


1. Описание схемы


Система Г – Д включает в себя импульсный регулятор величины тока возбуждения генератора с широтно-импульсным регулированием, в которой роль электронного ключа выполняет транзистор, и последовательно включенные электрические машины постоянного тока – генератор и двигатель соизмеримой мощности. Обмотка возбуждения генератора служит активно-индуктивной нагрузкой импульсного регулятора, обмотка возбуждения двигателя питается от независимого источника постоянного тока. Принципиальная схема системы представлена на рис. 1.


Исследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигатель


Принятые на схеме обозначения:

Т – транзистор,

Д – диод (так называемый «обратный диод»,

ОВГ – обмотка возбуждения генератора,

ОВД – обмотка возбуждения двигателя,

ЯГ – якорь генератора,

ЯД – якорь двигателя,

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Последовательность однополярных прямоугольных импульсов управления транзистором (ток базы Исследование режимов работы системы генератор-двигатель). Эта импульсная последовательность формируется специальным устройством широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Подобное устройство может иметь различные схемные решения и в данной работе не рассматривается. Здесь Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – длительность импульсов управления транзистором, которая может регулироваться устройством ШИМ в широких пределах, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – длительность паузы между импульсами, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель – период повторения импульсов. Величина импульсов достаточна для приведения транзистора в состояние насыщения, когда его сопротивление очень мало, и им можно пренебречь по сравнению с сопротивлением нагрузки (участок эмиттер – коллектор транзистора можно считать участком короткого замыкания). Во время паузы между импульсами транзистор закрыт и перекрывает ток Исследование режимов работы системы генератор-двигательна своем участке цепи. Будем понимать под «скважностью» импульсов отношение Исследование режимов работы системы генератор-двигатель Регулируя длительность импульса Исследование режимов работы системы генератор-двигатель при неизменном значении периода Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, устройство ШИМ позволяет изменять значения скважности от нуля до Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (транзистор постоянно открыт, и ОВГ напрямую питается от источника постоянного тока с напряжением Исследование режимов работы системы генератор-двигатель. Регулирая соотношение времени открытого и закрытого состояния транзистора в пределах периода повторения Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, удается регулировать ток Исследование режимов работы системы генератор-двигатель в широких пределах и тем самым воздействовать на режим работы генератора и двигателя.


2. Расчет электромагнитных процессов импульсного регулятора тока возбуждения генератора


На рис. 1 изображена схема с независимым возбуждением: обмотка возбуждения питается от дополнительного источника, следовательно, Исследование режимов работы системы генератор-двигатель независим от режима цепи якоря. Так как магнитные оси поля возбуждения и поля реакции якоря взаимно перпендикулярны, то магнитное поле реакции якоря не влияет на обмотку возбуждения генератора. Поэтому для расчета электромагнитных процессов импульсного регулятора тока возбуждения генератора можно отбросить правую часть схемы.

Во время импульса транзистор открыт, а диод закрыт, так как при такой разности потенциалов на его концах он ток не пропускает, и расчетная схема замещения выглядит, как показано на рис. 3.


Исследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигатель


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Уравнение при включении r-L цепи на постоянное напряжение:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель + Исследование режимов работы системы генератор-двигатель Исследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигатель

Уравнение при включении r-L цепи на постоянное напряжение в параметрической форме:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Во время паузы транзистор закрыт. А так как на катушке индуктивности было запасено некоторое количество энергии, то диод откроется и потечет ток Исследование режимов работы системы генератор-двигатель. Энергия будет рассеиваться виде тепла на резисторе и расчетная схема замещения выглядит как показано на рис. 4.


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Уравнение при включении r-L цепи через диод:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель + Исследование режимов работы системы генератор-двигатель Исследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигатель

Уравнение при включении r-L цепи через диод в параметрической форме:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Когда транзистор снова откроется – диод закроется, так как на концах диода установится такая разность потенциалов при которой он не пропускает ток. Таким образом, у нас два режима работы этой схемы: транзистор открыт – диод закрыт, транзистор закрыт – диод открыт.

По одному из законов коммутации ток в индуктивном элементе непосредственно после коммутации сохраняет значение, которое он имел непосредственно перед коммутацией. В данном случае моментом коммутации является момент, когда транзистор открывается или закрывается. Следовательно. Когда транзистор закрывается, выполняется равенство Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, а когда диод закрывается Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, где Исследование режимов работы системы генератор-двигательток транзистора в начале следующего периода повторения импульса. Отсчёт времени для тока транзистора и тока диода производится в разных системах отсчёта. Начало отсчёта времени для тока транзистора совпадает с началом периода повторения импульса, а начало отсчёта времени для тока диода совпадает с началом паузы. Тогда, исходя из формул 1 и 2, значения тока в момент коммутации будут вычисляться по следующим формулам:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (3)

Где Исследование режимов работы системы генератор-двигательзначение тока на ОВГ в момент закрытия транзистора, а Исследование режимов работы системы генератор-двигательзначение тока на ОВГ в момент открытия транзистора.

Так как значения Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель чередуются, то выражение 3 объединяем в единую формулу:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Тогда функции Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель будут выглядеть как сумма функций для каждого периода:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (5)

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (6)


где Исследование режимов работы системы генератор-двигатель.


Исходя из первого закона Кирхгофа:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель (7)


Из формул (4) – (7) получаем соответствующие значения Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, и графики функций Исследование режимов работы системы генератор-двигатель для различных значений скважности в установившемся режиме:

Исследование режимов работы системы генератор-двигательИсследование режимов работы системы генератор-двигательПри Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, а графики выглядят следующим образом:

При Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

При Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

При Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

При Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


3. Вычисление среднего значения тока Исследование режимов работы системы генератор-двигатель для заданных значений скважности импульсов управления


Из формул 1 и 2 следует, что среднее значение тока обмотки возбуждения генератора в установившемся режиме можно найти исходя из следующей формулы:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, А

0 0
0.25 0.025
0.50 0.050
0.75 0.075
1 0.1

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Из графика видно, что возрастает пропорционально скважности, то есть увеличивая скважность мы можем увеличить среднее значение тока возбуждения генератора.

Найдем среднее значение ЭДС генератора.


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Для номинального режима справедливо равенство:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Из него находим коэффициент г:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Подставляя значения получаем: Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Следовательно Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, А

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель, В

0 0 0
0.25 0.025 15.435
0.50 0.050 30.871
0.75 0.075 46.307
1 0.1 61.742

Значение ЭДС генератора пропорционально скважности. Таким образом, увеличивая или уменьшая значение скважности, мы можем увеличить или уменьшить соответственно значение ЭДС генератора.


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель момент на валу двигателя

Исследование режимов работы системы генератор-двигательЭДС в обмотке двигателя


Для номинального режима имеем:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель


Подставляя номинальные значения находим коэффициенты Исследование режимов работы системы генератор-двигатель и Исследование режимов работы системы генератор-двигатель:


Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

Исследование режимов работы системы генератор-двигатель

электромагнитный импульс ток генератор

Направление ЭДС генератора совпадает по направлению с током цепи, а направление ЭДС двигателя противоположно направлению тока цепи.

Отсюда можно сделать вывод, что ток цепи не зависит от скважности. Меняя значение скважности, мы меняем значение ЭДС генератора, которая влияет на скорость вращения ротора двигателя при определенном значении момента двигателя на валу двигателя, но на значение тока это никак не влияет. Таким образом, получаем, что система электропривода постоянного тока имеет широкий диапазон регулирования скорости вращения ротора двигателя. Регулируя значение скважности, регулируем значение тока возбуждения генератора в широких пределах и тем самым воздействуем на режим работы генератора и двигателя. Т.к. при значении скважности 1 и номинальном потоке частота вращения ротора двигателя больше номинального, а при 0.75 – меньше номинального, то не рекомендуется использовать значение скважности больше 0.75. При ослабленном потоке значение скважности 0.75 не удовлетворяет, так как значение частоты вращения ротора двигателя больше номинального значения.

Похожие работы:

  1. •  ... системы генератор-двигатель системы Г-Д
  2. • Исследование режимов работы источника ...
  3. • Конструкция и работа системы питания бензинового двигателя
  4. • Двигатели внутреннего сгорания
  5. • Модернизация системы охлаждения двигателя "Газели"
  6. • Исследование двухконтурной цепи связи генератора ...
  7. • Портативное оборудование защиты информации
  8. • Система питания двигателя сжиженным газом ...
  9. • Курсовик по РЗА
  10. • Режимы работы асинхронных двигателей
  11. • Режимы работы асинхронных двигателей
  12. • Разработка интегрированного стартер-генератора на основе ...
  13. •  ... несимметричных режимов работы трехфазной цепи ...
  14. • Методы и анализ нелинейного режима работы системы ЧАП. Метод ...
  15. • Двигатель 6NVD AU
  16. • Мониторинг системы управления инжекторного двигателя ...
  17. • Исследование процесса технической эксплуатации ...
  18. • Карбюраторы двигателей легковых автомобилей ...
  19. • Устройство наддувного дизельного двигателя КамАЗ-7403.10
Рефетека ру refoteka@gmail.com