napęd toria2, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od Damiana, projekty napęd, Napęd elektryczny, projekty


Opis przebiegów elektrycznych podstawowe zależności i charakterystyki dla silnika obcowzbudnego zasilanego z jednofazowego prostownika.

1. Silnik obcowzbudny prądu stałego

W silniku obcowzbudnym prądu stałego , prędkość kątowa wału opisana jest wzorem:

0x01 graphic

Ud-napięcie zasilające obwód wirnika maszyny

RtId- spadek napięcia na rezystancji obwodu wirnika

c-stała konstrukcyjna maszyny

Φ-strumień wzbudzenia maszyny

ω0-prędkość kątowa przy biegu jałowym

0x08 graphic
0x01 graphic
-spadek prędkości kątowej przy obciążeniu maszyny

Rys 3. Schemat obwodu wirnika i obwodu wzbudzenia obcowzbudnej maszyny prądu stałego.

0x08 graphic

Rys 4. Charakterystyki mechaniczne silnika obcowzbudnego prądu stałego.

2. Przekształtniki sterowane

2.1. Prostowniki sterowane, pracujące przy obciążenia RL-E

Rozpatrzymy pracę prostownika sterowanego w obwodzie rezystancyjno-indukcyjnym ze źródłem napięcia E, skierowanego wstecznie do kierunku przewodzenia prądu przez zawory.

W prostowniku wielopulsowym sterowanym można wyróżnić dwa przypadki przewodzenia prądu: przewodzenie ciągle i przewodzenie nieciągłe, czyli impulsowe. Gdy przewodzenie jest ciągłe, to kolejny zawór zostaje wysterowany w stan prze­wodzenia przy różnej od zera wartości prądu płynącego przez zawór ustępujący. Natomiast gdy przewodzenie jest impulsowe, to prąd zaworu ustępującego osiąga wartość zerową zanim wysterowany zostaje w stan przewodzenia zawór kolejny. Sposób przewodzenia prądu przez układ zaworowy zależy od parametrów odbior­nika, wartości napięcia E i od kąta opóźnienia wysterowania zaworów.

Na rysunku 2.1 przedstawiono układ zastępczy obwodu RL-E, zasilanego ze źródła napięcia przemiennego poprzez układ zaworowy sterowany.W celu wyznaczenia zależności prądu i, płynącego przez zawór, od napięcia zasilającego sinu­soidalnie zmiennego u, napięcia wstecznie skierowanego E oraz parametrów R, L rozpatrzymy przedział czasowy, upływający od momentu rozpoczęcia przewodzenia prądu przez jeden z zaworów do momentu, w którym prąd danego zaworu osiąga wartość równą zeru. Przyjmuje się przy tym następujące założenia: R,L,E,ΔE, U są stałe, czas wysterowania zaworu w stan przewodzenia jest równy zeru, przy czym ΔE oznacza spadek napięcia na zaworze przewodzącym prąd.


0x01 graphic

Rys. 2.1. Układ zastępczy przekształtnika jednozaworowego, zasilającego odbiornik RL-E


Zależność między prądem, a napięciami źródłowymi i parametrami w obwo­dzie z rys. 2.1 opisuje równanie różniczkowe


0x01 graphic

lub, przy zastosowaniu metody wielkości względnych

0x01 graphic


przy czym: t — czas liczony od chwili rozpoczęcia przewodzenia prądu przez za­wór;0x01 graphic
; 0x01 graphic
— napięcie względne; 0x01 graphic
- prąd względny; 0x01 graphic
elektromagnetyczna stała czasowa obwodu; 0x01 graphic
; 0x01 graphic
— kąt wysterowania zaworu.

Równanie różniczkowe ma następujące rozwiązanie:

0x01 graphic

gdzie 0x01 graphic
— prąd w chwili początkowej, czyli w chwili t = 0.

Równanie jest słuszne zarówno, gdy przewodzenie jest ciągłe jak też i wtedy, gdy przewodzenie jest przerywane.

Przewodzenie impulsowe

Prąd 0x01 graphic
= 0 i równanie przyjmuje postać

0x01 graphic

0x01 graphic

Rys. 2.2. Przebiegi wartości chwilowych prądu i napięcia w układzie z rys. 2.1


Równanie jest spełnione dla dodatnich wartości prądu. Przez zawór może płynąć prąd tylko wtedy, gdy jest spełniony warunek

0x01 graphic

przy czym

0x01 graphic
; 0x01 graphic

Gdy 0x01 graphic
, wtedy i = 0 i równanie przekształca się do postaci

0x01 graphic
"

lub

0x01 graphic


Równanie (3.99) wyraża zależność napięcia 0x01 graphic
od kąta wysterowania zawo­ru 0x01 graphic
, kąta przewodzenia zaworu 0x01 graphic
i kąta fazowego obwodu 0x01 graphic
. Posługując się tym równaniem, można wyznaczyć krzywe zależności0x01 graphic
. Na rysunku 2,1 podano rodzinę podobnych krzywych, które umożliwiają wyznaczenie kąta 0x01 graphic
w zależności od 0x01 graphic
i 0x01 graphic
. Na wykresie uwidoczniono granice obszarów przewo­dzenia impulsowego i ciągłego w zależności od liczby pulsacji q.

Wartość średnią prądu wyprostowanego prostownika q-pulsowego, gdy przewodzenie jest przerywane określa zależność

0x01 graphic


Interesujące jest wyznaczenie wartości szczytowej prądu. Jeśli posłużyć się równaniem w celu wyznaczenia ekstremum, to uzyskuje się uwikłaną postać równania, podającego zależność 0x01 graphic
. Stąd też w praktyce posługujemy się sposobem przybliżonego wyznaczenia wartości szczytowej prądu. Sposób ten opiera się na założeniu, że przebieg krzywej prądu 0x01 graphic
można aproksymować półfalą przebiegu sinusoidalnie zmiennego o tej samej amplitudzie 0x01 graphic
i tym samym czasie trwania 0x01 graphic
. Oznacza to, że prąd zaworu można wyrazić zależnością

0x01 graphic
; 0x01 graphic


Z równania otrzymuje się wartość średnią prądu wyprostowanego prostownika q-pulsowego

0x01 graphic

a następnie

0x01 graphic

Posługując się zależnością , można wyznaczyć w przybliżeniu wartość skuteczną prądu

0x01 graphic

Przytoczona metoda uproszczonego obliczenia wartości szczytowej i skutecz­nej prądu daje dostatecznie dobre rezultaty, gdy 0x01 graphic
. Jeśli konieczne jest do­kładniejsze wyznaczenie prądu szczytowego, to należy wykreślić przebieg prądu 0x01 graphic
, posługując się zależnością .

Stosunek wartości skutecznej prądu do wartości średniej wyraża się za­leżnością


0x01 graphic


i dąży do 0x01 graphic
, gdy 0x01 graphic
.

Wartość średnią napięcia wyprostowanego prostownika q-pulsowego przy przewodzeniu impulsowym prądu otrzymuje się, jeśli pominąć spadek napięcia na zaworach, z zależności

0x01 graphic

Z kolei z zależności otrzymuje się wyrażenia na spadek napięcia na rezy­stancji R odbiornika


0x01 graphic


Przypadki szczególne

l. L = 0, 0x01 graphic

0x01 graphic


Gdy 0x01 graphic
, to 0x01 graphic
, a z równania otrzymuje się


0x01 graphic


Prąd szczytowy wyraża się w postaci

0x01 graphic


Wartość średnią prądu wyprostowanego wyraża równanie , w którym0x01 graphic
.

2. 0x01 graphic
0x01 graphic

w tym przypadku równanie różniczkowe przyjmuje postać


0x01 graphic

lub, w odniesieniu do wielkości względnych

0x01 graphic

Rozwiązanie równania różniczkowego ma postać

0x01 graphic

Podstawiając w równaniu (3.113) 0x01 graphic
, otrzymuje się

0x01 graphic

lub

0x01 graphic

W celu wyznaczenia 0x01 graphic
można równanie rozwiązać graficznie.

Interesujący jest przypadek, gdy 0x01 graphic
. Z równania otrzymuje się wtedy

0x01 graphic

czyli

0x01 graphic

Z kolei z zależności można wyznaczyć wartość średnią prądu wypro­stowanego układu q-pulsowego przy obciążeniu czysto indukcyjnym i przewodzeniu impulsowym

0x01 graphic


Przewodzenie ciągle

Pomijając wpływ komutacji i podstawiając w równaniu 0x01 graphic
oraz 0x01 graphic
, otrzymuje się

0x01 graphic

Zależność wyrażającą wartość średnią prądu otrzymuje się z równania (3.100), podstawiając w nim 0x01 graphic

0x01 graphic

lub w jednostkach bezwzględnych

0x01 graphic

Wartość średnia napięcia wyprostowanego, gdy pomija się spadek napięcia na zaworach, wyraża się zależnością

0x01 graphic
0x01 graphic

W prostownikach wielofazowych kąt wysterowania zaworów liczy się na ogół od kąta odpowiadającego komutacji naturalnej zaworów. Oznaczając tak li­czony kąt opóźnienia wysterowania zaworów przez 0x01 graphic
oraz uwzględniając, że kąt komutacji naturalnej wynosi 0x01 graphic
, można wyrazić kąt 0x01 graphic
zależnością

0x01 graphic

a wtedy równanie (3.120) przyjmuje postać

0x01 graphic

lub

0x01 graphic

Przebieg charakterystyk sterowania prostownika obciążonego czysto in-dukcyjnie lub czysto rezystancyjnie ilustruje rys. 3.48.

Kąt graniczny, przy którym przekształtnik sterowany przechodzi ze stanu przewodzenia impulsowego do stanu przewodzenia ciągłego wyznaczają na rys. 3.48 krzywe q.


Interesującą wielkością jest kąt 0x01 graphic
, przy którym przekształtnik obciążony czysto indukcyjnie osiąga granicę przewodzenia ciągłego i impulsowego. W celu wyznaczenia wyrażenia na kąt 0x01 graphic
można wyjść ze znanego założenia, że wartość średnia napięcia na indukcyjności liczona w przedziale czasowym przewo­dzenia zaworu, jest równa zeru. Słuszna jest więc zależność


0x01 graphic
0x01 graphic


z której, po jej rozwiązaniu, otrzymuje się

0x01 graphic



0,5

0x01 graphic


Rys.2.3 Charakterystyka sterowania pros­townika

Rys. 2.4. Przebiegi napięciowe na granicy przewodzenia ciągłego i impulsowego pros­townika q-pulsowego, obciążonego czysto indukcyjnie


Z kolei z rys. 2.4 wynika, że

0x01 graphic

Z równań tożsamościowych i otrzymuje się wyrażenie na kąt 0x01 graphic

0x01 graphic


3.2.2. Praca falownikowa przekształtnika

Z równań, podającego wyrażenie na napięcie wyjściowe prostownika ste­rowanego w funkcji kąta opóźnienia wysterowania zaworów wynika, że napięcie 0x01 graphic
przyjmuje wartość ujemną, gdy kąt 0x01 graphic
zmienia się w granicach od 0x01 graphic
do 0x01 graphic
. Praca prze­kształtnika zaworowego przy kącie wysterowania 0x01 graphic
w granicach 0x01 graphic
do 0x01 graphic
nazywa się pracą falownikową. Przekształtnik o pracy falownikowej nazywany jest falowni­kiem o komutacji sieciowej lub zewnętrznej. Gdy przekształtnik zaworowy pracuje jako prostownik, wtedy energia elektryczna przekazywana jest z sieci poprzez prze­kształtnik do odbiornika. W przypadku pracy falownikowej przekształtnika energia elektryczna przekazywana jest z odbiornika poprzez przekształtnik do sieci zasila­jącej prądu przemiennego. Przechodząc z pracy prostownikowej przekształtnika na pracę falownikową, otrzymuje się zmianę kierunku przepływu energii, przy zacho­waniu kierunku przepływu prądu. Interpretację schematową pracy prostownikowej i pracy falownikowej przekształtnika podaje rys. 2.5. Jak wynika z rys. 2.5b, fa­lownik o komutacji sieciowej jest źródłem napięcia 0x01 graphic
, skierowanego wstecznie do kierunku przewodzenia prądu przez zawory.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Rys. 2.5. Interpretacja pracy przekształtnika: a) praca prostownikowa;

b) praca falownikowa

3 Prostownik jednopulsowy z diodą zerową

W przebiegu czasowym napięcia wyjściowego prostowników jedno-pulsowych, zasilających odbiorniki o charakterze indukcyjnym, występują wartości ujemne, znacznie zmniejszające wartość średni napięcia i prądu


wyprostowanego. To niekorzystne zjawisko można usunąć przez zastosowanie tzw. diody zerowej, włączonej w kierunku zaworowym równolegle do zacisków wyjściowych przekształtnika. Jest oczywiste, że przekształtnik z diodą zerową nie może pracować jako falownik, gdyż napięcie wyjściowe wyprostowane nie może zmieniać znaku. Z reguły prostowniki jednopulsowe z diodą zerową są stosowane do zasilania obwodów wzbudzenia silników prądu stałego małej mocy. Schemat zastępczy obwodu wzbudzenia silnika składa się z szeregowo połączonych opornika R i dławika L.

0x01 graphic

Rys. 3.1 Prostownik sterowany jednopulsowy z diodą zerową: a) schemat układu; b) schemat zastępczy obwodu odbiornika w czasie przewodzenia diody zerowej

Na rysunku 3.1a przedstawiono prostownik sterowany jednopulsowy z diodą zerową zasilający odbiornik rezystancyjno-indukcyjny, a na rys. 3.2 — przebiegi czasowe napięć i prądu w obwodzie głównym tego układu w stanie ustalonym. Tyrystor jest polaryzowany w kierunku przewodzenia w czasie trwania dodatniej półfali napięcia zasilania u2. Kąt załączania tyrystora może być więc regulowany w zakresie 0x01 graphic
. W chwili odpowiadającej kątowi 0x01 graphic
napięcie odbiornika osiąga wartość równą zeru. W momencie zmiany znaku napięcia na odbiorniku dioda zerowa D0 przechodzi w stan przewodzenia.

0x01 graphic


Rys. 3.2. Przebiegi czasowe prądu i napięć w obwodzie głównym pro­stownika sterowanego z diodą ze­rową zasilającego odbiornik rezys­tancyjno-indukcyjny


Pomijając proces komutacji prądu między tyrystorem a diodą można przyjąć, że w chwili gdy napięcie zasilania maleje do zera, tyrystor przestaje przewodzić. Po wyłączeniu tyrystora prąd odbiornika płynie w obwodzie przedstawionym na rys. 3.1b. Napięcie na odbiorniku w czasie przewodzenia diody zerowej jest równe spadkowi napięcia na tej diodzie; ma więc nieznaczną wartość ujemną wynoszącą ok. —1 V. Pomijając spadek napięcia na przewodzącej diodzie prąd odbiornika, płynący w obwodzie przedstawionym na rys. 3.1b, zanika wg krzywej wykładniczej i teoretycznie mógłby osiągnąć wartość równą zeru po czasie równym nieskończoności. Tak więc w chwili ponownego załączenia tyrystora wartość prądu odbiornika jest różna od zera i wynosi 0x01 graphic
. Przy załączaniu tyrystora następuje zanik prądu diody i przejęcie przewodzenia prądu odbiornika przez tyrystor. Pomijając czas komutacji między zaworami można zapisać, że

0x01 graphic
oraz 0x01 graphic

przy czym: 0x01 graphic
kąt przewodzenia tyrystora; 0x01 graphic
— kąt przewodzenia diody zerowej.

W czasie przewodzenia tyrystora obowiązuje równanie z warun­kiem początkowym 0x01 graphic
. Przebieg czasowy prądu odbiornika w czasie przewodzenia tyrystora wyraża się wzorem

0x01 graphic

Podczas przewodzenia diody zerowej prąd odbiornika jest równy

0x01 graphic

i w chwili odpowiadającej załączeniu tyrystora osiąga wartość równą 0x01 graphic
. Prąd odbiornika, będący sumą prądów tyrystora i diody zerowej, ma charakter ciągły. Przebieg czasowy napięcia odbiornika ma w tym przypadku kształt taki sam, jak przy odbiorniku rezystancyjnym, zasilanym z prostownika sterowane­go jednopulsowego bez diody zerowej. Wartości średnie napięcia i prądu wyprostowanego w układzie z diodą zerową wyrażają się powyrzszymi wzorami . Szczytowe wsteczne napięcie pracy diody zerowej osiąga wartość

0x01 graphic

Klasa napięciowa tyrystora musi spełniać warunek wynikający z zależności

0x01 graphic

Wartości średnie prądu przewodzenia diody zerowej i tyrystora w przypadku ogólnym są trudne do określenia, gdyż zależą od parametrów odbiornika i kąta załączania tyrystora. W praktyce można przyjąć, że przy dużych stałych czasowych odbiornika (dużych 0x01 graphic
) początkowy prąd przewodzenia tyrystora 0x01 graphic
oraz początkowy prąd przewodzenia diody zerowej 0x01 graphic
mają wartości



bardzo zbliżone do siebie (0x01 graphic
) i równe wartości średniej prądu odbior­nika Id. Przy takim założeniu i przy pominięciu czasów komutacji prądów między tyrystorem a diodą, wartości średnie prądu przewodzenia tyrystora i diody wyrażają się wzorami

0x01 graphic

0x01 graphic


W rozpatrywanym układzie prostownika sterowanego jednopulsowe­go z diodą zerową w każdym okresie pracy występuje dwukrotnie zjawisko komutacji prądu między tyrystorem a diodą zerową. Analizując pracę układu założono, że prądy tych zaworów narastają i zanikają skokowo w czasie komutacji. W rzeczywistych układach narastanie skokowe prądów zaworów nie jest możliwe, jeżeli odbiorniki mają charakter indukcyjny. Stromość narastania prądu przewodzenia tyrystora i diody jest ograniczona głównie przez indukcyjność obwodu komutacji. Podczas procesu komutacji znajdują się w stanie przewodzenia jednocześnie dioda i tyrystor. Znaczy to, że w czasie komutacji źródło napięcia u2 jest zwarte.

R

L



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
napęd elekt nr20, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekt
naped teoria, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od
napęd elektry proj, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, proje
napęd elektry nr9, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projek
Napęd ster2], Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty
Napęd elektr. proj, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, proje
naped-proj, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od D
PROJEKTteor, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od
Napęd- Danusia, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty
asynchr 1, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od Da
napęd elektry pro2, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, proje
napęd-projekt mój, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projek
napęd elekt pro3, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekt
Prjekt2, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od Dami
napęd ele, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od Da
TAPNAPOBLI, Przwatne, Studia, semestr 5, Studia Pulpit, napedy projekty, projekty got, projekty od D

więcej podobnych podstron