Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Апреля 2014 в 23:14, шпаргалка
Работа содержит ответы на вопросы для экзамена по дисциплине "Трасформаторы".
При фазовом управлении механические характеристики параллельны, т.е. момент и угловая скорость изменяются пропорционально коэффициенту сигнала.
,
.
В этом случае электромеханическая постоянная времени будет ,
т.е. при фазовом управлении постоянная времени и быстродействия не зависит от коэффициента сигнала, так как механические характеристики реальных двигателей проходят выше идеальных, постоянные времени реальных двигателей всегда получаются много меньше идеальных. В выражении постоянных времени входят значение угловой скорости вращения
.
Самоходом называется вращение двигателя при отсутствии сигнала управления. Различают 2 вида самохода: параметрический и технологический.
Технологический самоход проявляется в начале вращения двигателя при подаче только напряжения возбуждения. Причинами технологического самохода является слабые эллиптические поля, возникающие в двигателе благодаря наличию короткозамкнутых контуров в сердечнике и обмотках из-за их плохой изоляции, благодаря неравномерности воздушного зазора, неодинаковой магнитной проводимости стали вдоль и поперек проката. Для устранения технологического самохода необходима тщательная проработка двигателя, хорошая изоляция обмотки и листов стали, точная обработка деталей, обязательная веерообразная шихтовка пакетов – смещение каждого последующего листа на одно зубцовое деление относительно предыдущего.
Параметрический самоход проявляется в продолжении вращения двигателя после снятия сигнала управления. При снятии сигнала управления исполнительный двигатель становится однофазным, который не имеет собственного пускового момента, но, будучи раскрученным, продолжает работать. С целью устранения параметрического самохода АИД изготавливают с роторами, имеющими большое активное сопротивление. В результате момент однофазной машины становится не движущим, а тормозящим.
Рассмотрим характеристики двух однофазных двигателей с различными критическими скольжениями.
Рис. Механические характеристики однофазного двигателя с SКР = 0,4; SКР = 1. M1, M2 – прямая и обратная последовательность моментов.
Таким образом, критическое скольжение АИД должно быть равным или больше 1. В реальных АИД SКР = 2…8. При этом следует помнить, что большое активное сопротивление ротора приводит к значительным потерям в обмотках и снижению КПД.
9.ЭМУ поперечного поля.Конструкция, принцип действия
Усилитель имеет дополнительный комплект щеток, установленных на поперечной оси машины qq и замкнутых накоротко.
На статоре ЭМУ расположен ряд обмоток. По продольной оси полюсов dd расположены обмотки управления У. Рядом с ними имеется компенсационная обмотка К, которая шунтирована регулирующим сопротивлением Rm для регулирования степени компенсации усилителя обмотка К .Также для улучшения коммутации включена обмотка дополнительных полюсов Д.
Принцип действия усилителя поперечного поля.
Пусть угловая скорость приводного двигателя равна номинальной, и к одной из обмоток управления приложено напряжение постоянного тока.
Под действием небольшого магнитного потока управления в поперечной цепи обмотки якоря qq возникает небольшая э. д. с.
В поперечной цепи якоря проходит ток h. Его значение велико, из-за того, что цепь имеет малое сопротивление.
На рис. б показано направление тока в проводниках якоря. Ток создает поперечный поток якоря Фд. В продольной цепи якоря dd возникает э.д.с., которая снимается продольными щетками. Э.д.с. вызывает появление тока и на сопротивлении происходит падение напряжения U3.
На рис. в показано направление тока в проводниках якоря, который создает продольный поток якоря, который направлен навстречу потоку управления Фу. Поток Фd может размагнитить усилитель и не произойдет усиления
Для компенсации продольного потока якоря на статоре имеется компенсационная обмотка К. Продольный поток якоря Фd пропорционален м.д. с.
Для улучшения коммутации в продольной цепи якоря на статоре по оси d'd имеются дополнительные полюса.
Для улучшения коммутации в поперечной цепи якоря снижают значение тока и, чтобы при этом магнитный поток по поперечной оси не был снижен, на статоре укладывают поперечную обмотку подмагничивания П (рис. а). Эта обмотка создает поток Фп, направленный согласно с поперечным потоком якоря. Обмотки управления 1 располагаются в больших пазах статора, которые расположены по поперечной оси двигателя. Обмотки изготовлены в виде четырех катушек.
Распределенная компенсационная обмотка 2 занимает часть большого поперечного паза и малые пазы статора .
Обмотка якоря 3 также изготовляется также распределенной. Ее поток уравновешивает компенсационная обмотка. Это расположение создает хорошие условия компенсации.
Сосредоточенная обмотка дополнительных полюсов 4 и поперечная обмотка подмагничивания 5 располагаются в средних пазах, расположенных по продольной оси двигателя.
На спинке большого паза имеется обмотка размагничивания 6.
10.ЭМУ попер.поля внешние хар-ки
Характеристики ЭМУ поперечного поля. При Iвых = 0 зависимость выходной э. д. с. от тока обмотки управления, т. е. Eвых = f(Iвх) называется результирующей характеристикой холостого хода ЭМУ. Начальная часть этой характеристики нелинейна (рис. 2.52). При весьма малых значениях э. д. с. Eвых крутизна характеристики небольшая, затем увеличивается и заканчивается прямолинейным участком, это объясняется увеличением сопротивления поперечных щеток q — q при малых значениях тока. Для получения линейной зависимости между выходными и входными сигналами, а также для получения
большего коэффициента усиления, номинальное напряжение ЭМУ выбирается на прямолинейной части результирующей характеристики холостого хода.
Зависимость выходного напряжения от выходного тока, т. е. Uвых = f(Iвых) называется внешней характеристикой ЭМУ. В случае полной компенсации продольной реакции якоря тока Iвых напряжение Uвых уменьшается с увеличением тока Iвых за счет падения напряжения в цепи якоря (кривая 1 на рис. 2.53
В случае насыщения магнитной системы, т. е. когда ЭМУ работает на криволинейном участке результирующей характеристики холостого хода, внешние характеристики становятся нелинейными Динамические свойства ЭМУ поперечного поля оценивают по характеру протекания переходного процесса нарастания напряжения в продольной цепи при подаче на вход (обмотку управления) напряжения управления.
Решение уравнений переходного процесса в ЭМУ с учетом всех взаимосвязей достаточно громоздко, а их влияние на переходный процесс во многих случаях относительно невелико. Рассмотрим закон нарастания ЭДС выходной цепи в функции времени для режима холостого хода с учетом только главных связей. Допустим, что магнитная система ЭМУ по поперечной и продольной осям не насыщена; взаимоиндуктивность обмоток управления, компенсационной и дополнительных полюсов с обмотками поперечной цепи равна нулю.
При принятых допущениях передаточная функция ЭМУ должна иметь вид, аналогичный передаточной функции генератора постоянного тока при активной нагрузке (см. 5.22). Постоянной времени τ ЯH соответствует при этом постоянная времени поперечной цепи τ q; постоянной времени τ B - постоянная времени обмотки управления τ Y.
В отличие от генератора
у ЭМУ соосно с обмоткой
управления расположена
W(p)=e d(p) / U Y(p) = k U0 / {(τ p+1) [(τ y +τ K)p+1)]} , (5.26)
где k U0 - коэффициент усиления (передачи) по напряжению в режиме х.х. Как видно, ЭМУ поперечного поля в первом приближении представляет собой два последовательных апериодических звена с постоянными времени τ y +τ K)и τ q. В реальных ЭМУ значения лежат в диапазоне 0,02–0,2 с, причем τ q > (τ y +τ K).
При работе ЭМУ в режиме нагрузки передаточная функция (5.26) и уравнение (5.27) позволяют лишь приближенно судить о характере переходных процессов. При нагрузке, естественно, необходимо учитывать постоянную времени продольной цепи τ d, которая будет зависеть как от параметров ЭМУ, так и нагрузки. Существенное влияние на характер переходного процесса окажет степень компенсации ЭМУ. ЭМУ совместно с нагрузкой будет описываться дифференциальным уравнением не ниже четвертого порядка, что затруднит делать какие-либо общие выводы о характере переходного процесса. Поэтому целесообразнее влияние нагрузки учитывать конкретно для определенного ее вида. Это будет показано на примере работы системы ЭМУ–двигатель постоянного тока.
11.Тахогенератор постоянного тока
Тахогенераторы (ТГ) постоянного тока (ТГП) функционально предназначены для преобразования частоты вращения вала в пропорциональное частоте выходное напряжение постоянного тока. Выходное напряжение ТГ используется для дистанционного измерения или индикации частоты вращения исполнительных механизмов и для выработки управляющих сигналов в системах автоматического регулирования. Тахогенераторы постоянного тока бывают с возбуждением от постояиных магнитов и с электромагнитным возбуждением.
Основными показателями, характеризующими функциональные свойства ТГП, являются крутизна, нелинейность, асимметрия, коэффициент пульсации и температурный коэффициент выходного напряжения.
Крутизна выходной характеристики ТГП S определяется как изменение выходного напряжения на единицу частоты вращения ротора.
Нелинейность изменения выходного напряжения Н представляет собой полусумму абсолютных значений наибольшей положительной и наибольшей отрицательной погрешностей выходного напряжения в отдельных точках характеристики. При этом погрешность выходного напряжения AU при некоторой установленной частоте вращения в процентах вычисляется по формуле
Д£/=(£4ых/£/ном-п/лном)-Ю0,
где ивых — выходное напряжение при установленной частоте вращения п; UH0M — выходное напряжение при номинальной частоте вращения ином.
На нелинейность оказывают влияние размагничивающее действие реакции якоря и нелинейный характер изменения переходного сопротивления щеточно-коллекторного узла при изменении тока в обмотке якоря. По этим причинам нелинейность напряжения ТГП зависит от нагрузочного сопротивления — при уменьшении нагрузки нелинейность возрастает.
Падение напряжения на щеточно-кол-лекторном переходе вызывает отрицательное смещение выходной характеристики ТГП на значения Д£/щ, вследствие чего появляется зона нечувствительности от 0 до птп = ДЦщ/S, в пределах которой на выходе ТГП отсутствует напряжение. При изменении направления вращения якоря выходное напряжение ТГП меняет полярность. При этом имеет место неравенство выходных напряжений при разных по направлению и одинаковых по величине частотах вращения — асимметрия выходного напряжения.
Асимметрия выходного напряжения АТ ТГП определяется как отношение абсолютного значения разности выходных напряжений, измеренных при правом и левом направлениях вращения, к сумме этих напряжений при установленном значении частоты вращения ротора. У современных ТГП асимметрия не превышает 0,3 — 1%.
Пульсация Свых складывается из оборотной, полюсной, коллекторной и зубцовой составляющих. Наиболее нежелательными являются низкочастотные пульсации — оборотные и полюсные, частота которых соизмерима с полосой пропускания автоматических систем, что влияет на динамические характеристики систем.
Пиковое значение пульсации или коэффициент пульсации выходного напряжения ТГП определяется в процентах по формуле
Кпул = (ДС/вых/2[/ср)100,
где Д{/Вых — разность между наибольшим и наименьшим значениями выходного напряжения за один оборот; С/ср — среднее значение выходного напряжения, измеренное вольтметром постоянного тока или определенное по осциллограмме.
Зубцовые и коллекторные пульсации могут быть уменьшены на 30 — 50 % включением в цепь генераторной обмотки ем--костных фильтров. При этом следует учитывать, что при емкостях от 0,01 до 0,1 мкФ увеличивается нелинейность С/вых на 10-20%.
Температурный коэффициент выходного напряжения ТГП характеризует максималь-
ное изменение С/вых при изменении температуры на ГС в диапазоне рабочих температур. Эта погрешность относительно мала (не более 0,02-0,04% на 1 °С) и обусловлена только изменением сопротивления обмотки якоря.
Классификация ТГП по точности проводится по значениям нелинейности и асимметрии С/вых в соответствии с табл. 18.1.
Высокоточные ТГП рекомендуется применять в счетно-решающих устройствах и прецизионных скоростных следящих системах, точные — в цепях стабилизации скоростных систем средней точности, низкоточные — в цепях коррекции позиционных следящих систем.
12. Асинхронный тахогенератор
Тахогенераторами называют электрические микромашины, работающие в генераторном режиме и служащие для преобразования угловой скорости в пропорциональный электрический сигнал. Выходная характеристика тахогенератора, т.е. зависимость между входной величиной – угловой скоростью вала ω2 и выходной – напряжением Uвых выходной обмотки, имеет вид