egz sciaga id 151261 Nieznany

background image

1) Równania stanu elektrodynamicznego w postaci czasowej i operatorowej silnika 
obcowzbudnego z uwzględnieniem elektromagnetycznej stałej czasowej 

     

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

e

e

st

a

st

a

di t

u t

c t

t

R i t

L

dt

m

c t i t

d

t

m t

M

J

dt

U p

c

p

R I p

L I p

I

cI p cI

Jp

p





 

 
2) Schemat blokowy silnika obcowzbudnego z uwzględnieniem elektromagnetycznej stałej 
Czasowej 

 

 

 

2

e

L

JR

T

T

E p

c

p

R

c

 

 
3) Przykłady sterowników AC/DC w napędzie prądu stałego. 
 
Mamy dwa rodzaje urządzeń realizujących przekształcanie napięcia przemiennego w 
napięcie stałe są to między innymi: 

 Urządzenia sterowane bezpośrednio (do ich konstrukcji wykorzystuje się tyrystory) 
 Urządzenia sterowane pośrednio (do ich budowy wykorzystuje się diody oraz 

falowniki) 

 
Przykłady: 

 prostownik 3‐pulsowy (pół mostek 3‐f ) 
 prostownik 6‐pulsowy (pełny mostek 3‐f) 
 mostek Gretza (pełny mostek 1‐f) 

 

2

1

1

cos

t

d

m

t

U

U

t

T

 

 

 

1

e

e

pT

pT

1

1

e

R

pT

1

Ip

 

C

st

I

0

 

p

 

 

E p

 

 

U p

 

 

background image

4) Przykłady sterowników DC/DC w napędzie prądu stałego 
 
Za pomocą modulacji PWM i np. „mostków H” na kluczach tranzystorowych, IGBT, MOSFET‐
ach 

0

1

z

impulsu

PT

n

n

t

T

K

liniowo zależne

f

f

 

 
5) Schemat blokowy napędu prądu stałego dla podporządkowanego układu regulacji ze 
stabilizacją prądu twornika i prędkości kątowej dla wybranego sposobu zasilania AC/DC 
lub DC/DC 

 

 

 

 

w

R

G

z

R

G

 

0

1

p

K T

p

1

1

e

pT R

 

c

1

Jp

 

1

e

e

pT

pT

c

T

K

TG

K

wz

U

a

I

 

st

M

 

a

 

 

I p

 

 

U p

 

 

p

 

0

2

0

1 8

32

do

p

k p

T

2

2

0

0

1

1 2

2

p

p

1

s

k

 

1

R

L

T

 

1

Jp

 

TG

k

 

background image

 
6) Na przykładzie charakterystyki koparkowej napędu prądu stałego pokazać strefy pracy 
regulatorów prądu i prędkości dla przypadku szeregowego oraz równoległego ich 
włączenia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7) Kryteria optymalnych nastaw regulatorów – ISE, ITSE, IAE, ITAE 

 

ISE) Całka ze średniej wartości błędu kwadratowego 

2

0

J

xdt

 

ITSE) Całka ze średniej wartości błędu kwadratowego mnożona przez czas 

2

0

J

t xdt

 

ISTSE) Całka ze średniej wartości błędu kwadratowego mnożona przez kwadrat czasu 

2

2

0

J

t

xdt

 

IAE) Całka z wartości bezwzględnej 

0

x dt

 

ITAE) Całka z wartości bezwzględnej mnożona przez czas 

0

x tdt

 

 
  
 

 

ISE 

ITSE 

ISTSE 

background image

8) Dobór regulatora prądu według kryterium modułu 
 

Kryterium modułowego optimum polega na takim dobraniu nastaw regulatora, aby 

moduł układu zamkniętego 

 

1

z

G

 w możliwie szerokim paśmie częstotliwości. 

 

Im szersze pasmo układ może przenieść tym szybciej układ osiągnie czas 

przeregulowania. 

0

0

0

0

2

2

0

0

1

2

1

2

1

1

1 2

2

G

PT s

c

o

p

z

p

K

k k

R

T

G

p

G

p

 

 
9) Dobór regulatora prędkości według kryterium symetrii. 
 
 

Kryterium symetrycznego optimum polega na takim zaprojektowaniu struktury 

regulatora aby transmitancja układu otwartego miała postać: 

 

1

1

2

2

2

1

1

otw

sT

G

s

K

przyT

T

s sT

 

 

Jest to możliwe jeżeli obiekt jest minimalnofazowy (zera i bieguny leżą lewej 

półpłaszczyźnie okręgu jednostkowego) 

1

2

1

1

1

1

1

'

'

ob

L

V

V

L

n

n

e

R

e

e

e

v

V

K

K

G

p

T

pT

pT

G

T

T

pT

T

 

Dla n=1 regulator PI 
Dla n=2 regulator PID 
Dla n=3 regulator PID

2

 

0

2

2

3

1

1 2

1

'

2

1

'

1

1

'

TG

s

ob

o

M

R

M

c

m

z

c

c

M

R

K

k C

G

p pT

p

G

T

p T

T p

p

G

p

p T

p T T

 

Postać regulatora 

0

0

1

8

4

Rw

c

ob

c

M

p

G

T

K pT

T

 

 

 

background image

10) Nastawy regulatorów według Chiena, Hronosa i Reswicka 
 

 

 

W przypadku gdy znamy: stałą czasową obiektu 

Z

T , opóźnienie 

0

T , wzmocnienie 

0

K  

Wiąże się to ze znajomością modelu matematycznego lub charakterystyki dynamicznej 
obiektu. W/w opracowali metodę pozwalającą na obliczenie optymalnych nastaw według 
poniższych wzorów. 
 

Regulator 

Przebiegi bez przeregulowania 

przy zmianie 

Przebiegi z 20% przeregulowaniem 

przy zmianie 

Wielkości 

zakłóceń 

Wielkości 

zadanej 

Wielkości 

zakłóceń 

Wielkości 

zadanej 

p

K

 

0 0

0, 3

s

T

K T

 

0 0

0, 3

s

T

K T

 

0 0

0, 7

s

T

K T

 

0 0

0, 7

s

T

K T

 

PI 

p

K

 

0 0

0, 6

s

T

K T

 

0 0

0, 35

s

T

K T

 

0 0

0, 7

s

T

K T

 

0 0

0, 6

s

T

K T

 

i

T  

0

4T

 

1, 2

z

T  

0

2,3T

 

1

z

T  

PID 

p

K

 

0 0

0, 95

s

T

K T

 

0 0

0, 6

s

T

K T

 

0 0

1, 2

s

T

K T

 

0 0

0, 95

s

T

K T

 

i

T  

0

2, 4T

 

1

z

T  

0

2T

 

1, 35

z

T  

d

T  

0

0, 42T

 

0

0,5T

 

0

0, 42T

 

0

0, 47T

 

 
 
11) Nastawy regulatorów według wzmocnienia krytycznego Zieglera i Nicholsa 

Wzmocnienie krytyczne 

pkr

K

 jest to wzmocnienie regulatora proporcjonalnego, który 

połączony szeregowo z obiektem spowoduje uzależnienie się układu regulacji i 
spowodowanie niegasnących drgań okresowych. Okres tych drgań nazywany jest okresem 
drgań krytycznych. 

Aby dokonać regulacji należy: 

 regulator PID ustawić na P nastawiając 

max

min

,

i

i

d

d

T

T

T

T

 

 zwiększać powoli wartość wzmocnienia 

p

K

 aż do otrzymania oscylacji nie gasnących 

 na podstawie otrzymanych wartości 

,

p

osc

K T

 i tabeli obliczyć wartości nastaw 

Dla PID: 

0, 6

0, 5

0,125

p

pkr

i

osc

d

osc

K

K

T

T

T

T

 

 

 

background image

12) Sposoby regulacji prędkości kątowej w napędzie prądu stałego 
 
a) regulacja szeregowa 

Polega na włączeniu w szereg z obwodem twornika rezystancji regulacyjnej, w 

metodzie jej prędkości jakie się uzyskuje zawsze są mniejsze od prędkości znamionowej. 
Dodatkowo metody tej nie można stosować dla dużych maszyn. 
 
b) regulacja bocznikowa 

Polega na osłabieniu strumienia, poprzez włącznie dodatkowej rezystancji w obwód 

wzbudzenia, co powoduje zmniejszenie strumienia i dodatkowo w określonych warunkach 
wzrost prędkości silnika. Zbyt duże osłabienie strumienia prowadzi do rozbiegania się silnika i 
niebezpiecznej awarii. 

 

c) zmiana napięcia zasilania 
 

Można ją uzyskać poprzez zastosowanie tyrystorowych regulatorów napięcia. 

Regulacja prędkości od 0 do 1,1 prędkości znamionowej.  
 
13) Sposoby rozruchu napędu prądu stałego 
 
a) rozruch rezystancyjny 

3

4

3

2

1

2

1

ln

n

P

n

R

R

n

n

n

t

s

n

n

R

st

M

M

p

st

U

I

R

R

R

R

R

R

R

I

I

U

U

I R

R

k

c

I

I

I

JR

t T

T

I

I

c

 

 
b) rozruch poprzez obniżenie napięcia zasilającego 
 
14) Równania stanu elektrodynamicznego silnika indukcyjnego we współrzędnych 
fazowych 

      

 

 

 

 

 

 

1

1

2

e

b

b

m

d

U

R i

dt

i

L

d L

M

p i

i

d

d

p

dt

 

 

 

 

 

 

background image

15) Fazor wielkości elektromagnetycznej 

1

1

1

1

1

1

1

1

d

dt

x

U

r I

j

E

r I

  

 

 

 

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

2

1

2

2

1

2

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

d

dt

3

2

3

2

x

ż

s

ż

ż

s

ż

U

r I

j

E

r I

L I

L I

L I

L I

L

L

L

M

L

L

M

L

L

L

M

L

L

M

 

  

 

 

   

 

 

 

 
16) Równania stanu elektromagnetycznego silnika indukcyjnego w postaci fazorowej na 
płaszczyźnie liczb zespolonych wirującej z prędkością 

2

2

3

s

A

B

C

U

u

a u

a u

 

 

2

2

3

r

a

b

c

U

u

a u

a u

 

2

2

3

s

A

B

C

I

i

a i

a i

 

2

2

3

r

a

b

c

I

i

a i

a i

 

2

2

3

s

A

B

C

a

a

 

 

2

2

3

r

a

b

c

a

a

 

 

 
17) Sposoby regulacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego 

1

2

0

1

2

0

1

2

2

2

1

;

;"

1

"

b

b

f

U

f

m

s

p

p

  

 

 

 

a) zmiana częstotliwości zasilania 

 

b) zmiana liczby par biegunów 
c) zmiana napięcia zasilania 

 

 
 

 

n

M

 

1

k

M

 

2

k

M

1

k

n

 

2

k

n

n

 

M

 

1

k

M

 

1

k

n

 

2

k

n

Przy stałym napięciu 

Przy zmiennym napięciu i częstotliwości 

background image

18)Kaskada stałomomentowa – schemat, charakterystyki mechaniczne, zakres regulacji 
prędkości kątowej 

 

 

 

W

W

Tg 

V

L1 
L2 

L3 

S

3

 

S

2

 

TR 

W

1

 

W

2

 

U

tg

 

L

d

 

I

DC

 

U

DC

 

I

1

 

I

2

 

S

1

 

U

obc 

I

obc

 

I

wzb

 

W

PT

=W

2

‐W

1

 

background image

19) Skalarna metoda częstotliwościowej regulacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego 
dla 
poszczególnych rodzajów obciążenia i zerowej wartości rezystancji uzwojenia stojana – 
wzory, charakterystyki 

W przypadku 

0

t

R

 nie wystąpi spadek napięcia Ne rezystancji stojana a więc zasada 

częstotliwościowej regulacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego w jednostkach względnych 
określona jest wzorem: 

1

1

st

U

f M

 

 
 
 
Dla obciążenia stało 
momentowego 

1

1

U

f

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
Dla obciążenia stało 

mocowego 

1

1

U

f

 

 
 
 
 
 

 
 

 
 
Dla obciążenia 
wentylatorowego 

2

1

1

U

f

 

 
 
 
 

 
 

 

 

 

e

M Nm

/

rad s

 

K

M

H

M

 

30

 

20

 

10

 

3H

 

2 H

1H

 

e

M Nm

/

rad s

 

H

M

 

30

 

20

 

10

 

3H

 

2 H

1H

 

e

M Nm

/

rad s

 

K

M

H

M

 

30

 

20

 

10

 

3H

 

2 H

1H

background image

20)Wektorowa metoda częstotliwościowej regulacji prędkości kątowej silnika 
indukcyjnego 
– zasada rozdzielenia prądu 
 

 

Z rysunku wynika, że 

1q

i

 jest momentową składową podczas gdy 

d

i  strumieniową składową 

prądu stojana. Utrzymując stały strumień 

 maszyny, sterowanie momentem oznacza 

sterowanie składową 

1

i  a sterowanie strumieniem składową 

d

i  

1

sin

e

b

q

q

M

p

I

I

I

 

 

Z wyrażenia na poślizg 

1

1

s

 

 oraz z wykresu wynika także: 

1

d s

s

dt

 

21) Bezpośrednia i pośrednia metoda rozdzielenia prądu – schematy blokowe 

 

 

Pośrednie odsprzęganie prądu względem strumienia uogólnionego 

 

1

b

p

 

1

L



 

2

T

 

2

2 T

 

X

2

 

z



 

z

e

M

 

2

1

pT

2

2

1 / 1

p

T

 

2

2

1

p

T

 

1

s



 

1

z

d

I

 

1

z

q

I

 

z

1 / p

Faza a 

Oś wirnika 

sr

 

1

1d

i



 

1

i

 

1q

i

 

background image

 

Orientacja względem strumienia wirnika 

 
 
 

 

Bezpośrednie odprzęganie prądu 

 

 

z



 

z

e

M

 

Obserwator 

strumienia         

i momentu 

1

z

d

I

 

1

z

q

I

 

 

a

i

 

b

i

 

a

U

 

b

U

 

 

sr

 

 

e

M

 



z

sr

 

2

b

L

p L

 

1

L

 

2

T

 

z



 

z

e

M

 

2

1

pT

1 / p

1

s



 

1

z

d

I

 

1

z

q

I

 

z

background image

 
22)Metoda DTFC (Direct Torque Field Control) w częstotliwościowej regulacji prędkości 
kątowej silnika indukcyjnego – tablica przełączeń, schemat blokowy 
 
Zalety: 
błąd momentu ‐ kompensacja poprzez przyśpieszanie lub spowalnianie  
fazora strumienia stojana 
błąd strumienia ‐ kompensacja poprzez przesuwanie trajektorii fazora  
strumienia wzdłuż odpowiednich wektorów napięć 
 

M

s

(1)

s

(2)

s

(3)

s

(4)

s

(5)

s

(6)

1 1 V

2

V

3

V

4

V

5

V

6

V

1

1 -1 V

6

V

1

V

2

V

3

V

4

V

5

0 1 V

0

V

7

V

0

V

7

V

0

V

7

0 -1 V

0

V

7

V

0

V

7

V

0

V

7

-1 1 V

3

V

4

V

5

V

6

V

1

V

2

-1 -1 V

5

V

6

V

1

V

2

V

3

V

4

 
 
 

 

 
 
 


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron