Курсовая работа: Разработка системы непрерывного управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью импульсно-ключевого регулятора добавочного сопротивления роторной цепи

Отношения сопротивлений:

Сопротивление статора:

Ом

Приведенное сопротивление ротора:

Ом

Индуктивное сопротивление короткого замыкания:

Ом

Так как Xk=X₁ +X₂ ’, причем X₁ »X₂ ’ примем: X₁ =0.68 Ом, X₂ ’=0.7 Ом.

Рассчитаем коэффициент приведения сопротивления К_r :

Определяем сопротивления ротора:

Ом

О

Исходя из задания, силовой канал представляем следующим образом (рис.1):

рис.1. На представленной схеме: М – асинхронный двигатель с фазным ротором; BR – тахогенератор; U1 – трехфазный мостовой выпрямитель, включенный в цепь ротора; ДТ – датчик тока; Rd – добавочное сопротивление, шунтированное ключом с частотой коммутации fk=3кГц; К – коммутатор; СУ – система управления.

Дополнительный резистор Rd включен в цепь ротора через неуправляемый выпрямитель U1. Коммутатор (ключ) К периодически закорачивает сопротивление Rd, причем скважность g= tвкл/Тком может изменяться внешним сигналом Uzc в пределах от 0 до 1. При g=0 т.е. при не включенном коммутаторе, сопротивление роторной цепи составит Rr+Rd, что определит механическую характеристику 2 (рис.2). При g=1 (ключ включен постоянно) Rd=0 и двигатель работает на характеристике 1, близкой к естественной (рис.2). Плавное изменение величины скважности в пределах 0< g<1 обеспечивает семейство характеристик, расположенные между характеристиками 1 и 2. Величина g в данном случае зависит от величины тока и скорости. Импульсно-ключевой способ управления АД имеет ряд преимуществ: Высокое быстродействие; Переход с характеристики на характеристику при переходных процессах плавный, без скачков тока и момента, что повышает надежность системы.

Наряду с этими достоинствами данный способ имеет очень существенный недостаток: Регулирование скорости осуществляется путем повышения скольжения, что приводит к увеличению потерь. Поэтому ИКР следует применять только в старых электроприводах в качестве их модернизации, и то только тогда, когда двигатель работает на низких скоростях непродолжительное время.

2. Расчет характеристик асинхронного двигателя

По уточненной формуле Клосса рассчитываем значения момента и скорости:

Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

Тб.1

S	1	0.9	0.8	0.6	0.5	0.4	0.3	0.285	0.25	0.2
W рад/с	0	10.5	20.9	41.9	52.4	62.8	73.3	73.4	78.5	83.8
M Нм	259	282.4	308.8	375.1	414.6	453.8	478.2	480	477.6	450.1

S	0.1	0.09	0.05	0.045	0
W рад/с	94.2	95.3	99.5	100	104.7
M Нм	301.2	276.5	156.5	159	0

Естественная характеристика представлена на рис.2

Определим рабочую область электропривода:

Скорость: Wo(0.05…0.5)=5.235¸52.35 рад/с;

Момент: Мн(0.2…1)=30¸150 рад/с;

На рис.2 эта область выделена штриховкой. В режиме ИКР двигатель работает на семействе характеристик с постоянно меняющейся жесткостью (из-за постоянного изменения сопротивления Rd ). Максимальное значение сопротивления соответствует точке А, рассчитываем его величину по формуле:

,