семестр 1014-2015 уч. год

Электрический привод

1.Асинхронные двигатели. Принцип действия, конструкция.

· При каких условиях обмотка статора АД создает круговое вращающееся магнитное поле?

При условии подачи на фазы двигателя переменного напряжения.

· Что такое скольжение? Что такое абсолютное скольжение?

Скольжение – это относительная разность скоростей вращения поля статора и ротора.

Абсолютное скольжение – это разность скоростей вращения поля статора и ротора.

· Как определить число пар полюсов АД, если известна его номинальная скорость?

Необходимо посмотреть на ряд значений скорости поля статора при определённом количестве пар полюсов, и выбрать ту скорость, которая больше номинальной скорости и при этом ближайшая. По выбранной скорость поля определить число пар полюсов.

· Почему магнитопроводы и статора и ротора АД делаются из шихтованной стали?

Для уменьшения магнитных потерь в статоре и роторе.

· Схема замещения АД и ее параметры. В чем состоят недостатки Г-образной схемы замещения, в чем ее достоинства?

Недостаток: при изменении нагрузки напряжение в контуре намагничивания в схеме замещения не изменяется, хотя на самом деле изменяется.

Достоинство: более лёгкий расчёт параметров.

· Уравнение механической и электромеханической характеристик АД, их основные свойства.

Уравнение механической характеристики:

Уравнение электромеханической характеристики:

.

Данные уравнения получены из Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя.

У механической характеристики при скорости, равной скорости холостого хода, момент равен нулю. Номинальному моменту соответствует номинальная скорость на графике. Самому большому значению момент соответствует критический момент. При скорости, равной нулю, момент равен пусковому.

У электромеханической характеристики при скорости, равной скорости холостого хода, ток равен нулю. При скорости равной нулю, ток равен пусковому току.

Непонятно, какие свойства надо указать.

· Какие параметры машины влияют на величину пускового момента?

Пусковой момент определяется по формуле:

.

На пусковой момент влияют активное сопротивление статора и ротора, индуктивное сопротивление статора и ротора и число пар полюсов.

· Как можно увеличить пусковой момент у асинхронных двигателей с фазным ротором?

В цепь ротора добавить добавочное сопротивление или увеличить напряжение питания.

· Как проявляется эффект вытеснения тока в обмотках ротора АД?

Увеличивается активное сопротивление ротора.

2. Электромеханические характеристики асинхронных двигателей при питании от сети переменного тока?

· Как включение сопротивлений в цепь статора или ротора влияет на механические характеристики АД?

При включении сопротивлений в цеп ротора или статора скорость холостого хода не изменяется.

При включении сопротивлений в цепь ротора увеличивается пусковой момент, критический момент не изменяется, уменьшается скорость, которая соответствует критическому моменту.

При включении сопротивлений в цепь статора уменьшается пусковой момент, уменьшается критический момент, увеличивается скорость, соответствующая критическому моменту.

· Как изменить критическое скольжение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при питании его от нерегулируемой сети переменного тока?

Критическое скольжение определяется по формуле:

Для изменения критического скольжения необходимо включить сопротивление в цепь статора.

· Как ограничить пусковой ток АД?

Нужно использовать устройство плавного пуска или частотный преобразователь, включить сопротивление в цепь статора или реактор или использовать асинхронный двигатель с пазами ротора с двойной клеткой, пуск двигателя по схеме со звезды на треугольник.

· Можно ли увеличить пусковой момент АД с короткозамкнутым ротором?

Да, для этого надо увеличить напряжение питания или уменьшить частоту питающей сети.

· Чем опасны большие колебания напряжения питающей сети для асинхронных двигателей, работающих под нагрузкой?

При уменьшении напряжения уменьшается момент двигателя пропорционально квадрату изменения напряжения, поэтому при сильном уменьшении напряжения при работе двигателя под нагрузкой, двигатель может остановиться.

При повышении напряжения возможен перегрев двигателя.

· Как изменится механическая характеристика АД при отключении одной из фаз питающей сети? В чем опасность такого явления?

Уменьшится критический момент двигателя. При соединении обмотки статора в звезду пусковой момент равен нулю, при соединении в треугольник пусковой момент мал. При обрыве фазы сильно возрастают токи, из-за этого возможен перегрев двигателя.

Не уверен всё ли описал про изменение механической характеристики.

· Работа АД в тормозных режимах:

- когда возможен режим рекуперативного торможения,

Когда можно получить скорость двигателя выше синхронной. Этого можно добиться при наличии реактивного статического момента изменением числа пар полюсов двигателя или же изменением частоты питания. Так же данный режим торможения возможен при опускании груза.

- как следует включить АД для создания режима динамического торможения.

Необходимо подключить на две фазы источник постоянного напряжения, так же можно подключить дополнительный резистор для задания необходимого значения тормозного тока. В двигателя с фазным ротором в цепь ротора можно подключить тормозной резистор для более эффективного торможения. Так же тормозной резистор стоит в частотном преобразователе. При самом торможении источник переменного напряжения отключается, включается источник постоянного напряжения.

· Потери энергии в пусковых и тормозных режимах АД. Почему при расчете тепловых режимов АД нельзя использовать метод эквивалентного тока?

При расчёте потерь методом эквивалентного тока необходимо учитывать условие: активное сопротивление статора и ротора постоянно. Но при пуске у асинхронного двигателя активное сопротивление ротора изменяется вследствие эффекта вытеснения тока.

· Способы ограничения пусковых токов АД. Плавный пуск. Как его можно организовать?

Можно использовать схему с тиристорными преобразователями. В этом случае за счет изменения во времени угла открытия вентилей от некоторого максимального значения до значения 1-я гармони­ка напряжения, приложенного к статору, изменяется от некоторого начального значения (в пределе ) до значения . Так же можно использовать преобразователь частоты. При его использовании при пуске частота и напряжение постепенно возрастают от нулевой до требуемой, обычно номинальной.

· Почему устройства плавного пуска используют при пуске только двигателей с короткозамкнутым ротором, а фазным ротором нет?

К двигателя с короткозамкнутым ротором невозможно в цепь ротора подключить регулировочные реостаты, а у двигателя с фазным ротором плавный пуск осуществляется с помощью регулировочных реостатов в цепи ротора.

3.Частотное регулирование скорости асинхронных двигателей. Законы частотного управления.

4. Скалярные и векторные системы управления.

· При каких условиях и допущениях получен основной закон частотного управления?

При изменении частоты питания должна сохраняться перегрузочная способность двигателя.

· На основе каких данных получены законы , ? (1)

Ui/Uн=γ, Mi/Mн=µ, fi/fн=α.

µ=µ0-(1- µ0)^q.

Закон : Mc=const, q=0, µ=µ0, γ=α, момент статической нагрузки не зависит от скорости.

U=√f: Pc=const, µ0=0, µ=Pc/α, q=-1, γ=√α, мощность на валу остаётся постоянной.

U=f²: M=ω², µ=α², q=2, γ=α², идеализированная вентиляторная нагрузка.

Непонятно, какие данные нужно указывать.

· Какие еще законы частотного управления могут быть предложены для построения систем частотного регулирования асинхронными двигателями?

Закон постоянства потокосцепления в статоре, закон постоянства потокосцепления в зазоре, закон постоянства потокосцепления в роторе, закон управления по ЭДС и моменту.

· Почему при использовании законов (1) нельзя обеспечить большой диапазон регулирования скорости?

Невозможно в широком диапазоне частот поддерживать перегрузочную способность двигателя. Данное утверждение справедливо для первого закона, может быть справедливо и для остальных.

· В чем разница между зависимым и независимым регулированием частоты в скалярных системах частотного управления?

При независимом регулировании частоты частота не зависит от нагрузи и скорости двигателя. При зависимо регулировании частоты частота зависит от скорости двигателя так, чтобы момент оставался постоянным.

· Уравнение механической и электромеханической характеристик АД, их основные свойства.

Данный вопрос уже был.

· Как влияет IR компенсация на характеристики двигателя?

При IR компенсации лучше поддерживается перегрузочная способность двигателя, чем пи основных законах управления. Так же увеличивается критический момент, пусковой момент по сравнению с естественной характеристикой.

· Что такое компенсация скольжения?

Изменение частоты питания при изменении нагрузки, чтобы скорость двигателя оставалась неизменной.

· Зачем вводится вольтодобавка в закон частотного управления?

Для увеличения критического момента и пускового момента.

· В чем состоит особенность частотно-токовых систем регулирования?

Управляемый выпрямитель совместно с контуром регулирования в тока выпрямителя образует источник тока. Управление двигателем производится путем задания амплитуды тока статора и частоты автономного инвертора тока. Обе величины, в свою очередь, зависят от общего сигнала задания на систему, определяющегося скоростью двигателя.

Не уверен, вся ли эта информация.

· В чем отличие скалярных систем от векторных?

При скалярном управлении формируется напряжение требуемой амплитуды и частоты. Невозможно регулировать одновременно две величины: скорость и момент.

При векторном управлении формируется напряжение требуемой амплитуды и частоты, но и идёт управление магнитным потоком. Возможно независимо регулировать величины: скорость и момент.

5. Описание процессов преобразования энергии в векторной форме. Результирующие и изображающие векторы.

6. Двухфазная модель электромеханического преобразователя энергии и ее основные свойства. Уравнение момента двухфазного преобразователя во вращающейся системе координат.

7. Трехфазно-двухфазное и двухфазно-трехфазное преобразование координат.

· С какой целью выполняют преобразование координат при описании процессов электромеханического преобразования энергии в электрических машинах?

Для получения упрощённых управляющих характеристик и синтеза систем управления электрическим приводом. Не знаю, всё ли это.

· Запишите выражение для электромагнитного момента в векторной форме.

Неясно, та ли формула.

· Запишите выражение для электромагнитного момента во вращающейся системе координат в проекциях на координатные оси.

· Что такое результирующий вектор?

Вектор, равный сумме векторов.

· Что такое изображающий вектор?

Вектор, проекции которого на оси фаз в каждый момент времени равны мгновенным значениям соответствующих фазных величин.

· Как применить уравнения для электромагнитного момента обобщенной машины (двухфазной модели) к трехфазной асинхронной машине?

Перед переменной напряжения необходимо добавить коэффициент 3.

Не уверен.

· В чем смысл трехфазно-двухфазного преобразования координат?

Для упрощения моделирования процессов трёхфазного двигателя и анализа результатов.

8. Векторная система регулирования скорости “Transvector”. Принцип действия, функциональная и структурная схемы.

6. Частотно-токовая векторная система регулирования скорости асинхронного двигателя.

· Зачем нужна ориентация оси Х по направлению вектора потокосцепления ротора?

Для упрощения уравнений, описывающих электромагнитные процессы.

· Как можно управлять моментом в системе “Transvector”?

Изменять составляющую тока статора .

· Входные сигналы? Управляющие воздействия?

Входные сигналы: напряжение статора, тока статора.

Управляющие воздействия: потокосцепление ротора, положение ротора.

Не уверен, нужно ли потокосцепление ротора.

· Перечислите основные достоинства и недостатки системы “Transvector”.

Достоинство: независимое управление потоком и моментом, улучшенные динамические свойства привода.

Недостаток: не нашёл.

· В чем состоит особенность регулирования потока в частотно-токовой системе?

· С какой целью датчик температуры включен в систему управления?

7. Бесконтактные двигатели постоянного тока (вентильные двигатели). Принцип действия. Уравнение механической характеристики.

· Зачем нужен датчик положения ротора?

Для выработки с сигнала управления на вентильный коммутатор при повороте датчика.

· Как изменятся характеристики двигателя при повороте датчика на оси двигателя?

Изменится пусковой момент.

· Чем могут быть вызваны колебания электромагнитного момента? Как их устранить?

Колебания могут быть вызваны ступенчатой формой напряжения статора. Для их устранения необходимо подавать синусоидальное напряжение на обмотки статора. Данное напряжение получается при применении в качестве датчика положения сельсина.

· Как можно регулировать скорость вентильных двигателей?

Изменять напряжение питания коммутатора и тока возбуждения при наичии обмотки возбуждения.

· Почему перегрузочная способность вентильных двигателей выше, чем у коллекторных машин постоянного тока?

Из-за отсутствия щёточно-коллекторного узла.

· Основные достоинства вентильных двигателей?

Широкий диапазон изменения частоты вращения. Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих частого обслуживания (коллектора). Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде. Большая перегрузочная способность по моменту. Высокие энергетические показатели.

8.Шаговые двигатели - принцип действия; основные типы шаговых двигателей: реактивные ШД, двигатели с активным ротором, индукторныеШД.

9. Режимы работы и характеристики шаговых двигателей: статический режим, зависимость синхронизирующего момента от углового положения ротора, пусковой момент ШД, области статической и динамической устойчивости; режим отработки единичных шагов; установившийся режим работы.

10.Динамические режимы работы: пуск, торможение, изменение скорости. Предельные механическая и динамическая характеристики ШД.

11. Способы управления шаговыми двигателями. Коммутаторы. Форсирование процессов нарастания и спадания токов обмоток управления ШД.

12. Электрическое дробление шага ШД. Принципы дробления и схемы управления.

· С какой целью форсируют процессы спадания и нарастания фазных токов при управлении ШД?

Для уменьшения времени спадания и нарастания фазных токов. Это необходимо для увеличения приёмистости.

· Способы форсирования процессов нарастания (спадания) токов?

Добавление добавочного сопротивления в обмотку управления и повышение напряжения питания, повышения напряжения питания только на время нарастания тока, а при спаде тока уменьшение напряжения.

· Что дает несимметричное управление ШД?

Большее количество шагов за один оборот, чем при симметричной коммутации.

· Как сохранить конечное положение ротора ШД (после выполнения заданного перемещения) у двигателей разных типов?

Необходимо подавать на обмотки ток удержания. Ротор двигателя с активным ротором при обесточенных обмотках занимает положение, совпадающее с направлением максимального потока в соответствии с осью симметрии статорных плюсов.

· Принцип электрического дробления шага?

Система состоит из коммутатора и делителей частоты. Для изменения коэффициента дробления шага, на вход делителей нужно подать определённые коды. Коэффициент дробления определяется по формуле:

· В чем преимущество систем с электрическим дроблением шага по сравнению с системами управления, замкнутыми по положению»? А есть ли недостатки?

Шаг двигателя меньше.

Недостатки: из-за большой частоты переключения ключей появляются потери, сами шаги при электрическом дроблении могут отличаться.

· В чем отличие реактивных шаговых двигателей от двигателей с активным ротором?

Реактивный шаговый двигатель имеет зубцы на статоре и роторе, так же статор и ротор выполнены из магнитомягкого материала. Двигатель с активным ротором имеет на роторе постоянный магнит и явно выраженные полюса.

· Чем определяется угол поворота вала ШД?

Числом поданных импульсов и углом шага.

· Можно ли уменьшить естественный шаг ШД?

Можно. У реактивных и индукторных двигателей нужно увеличить число зубцов, у активного двигателя увеличить число фаз статора и тактов коммутации.

· С какой целью полюсные выступы статора реактивных шаговых двигателей делают зубчатыми?

Для увеличения производной магнитной проводимости по углу.

· Как следует понимать термин «ПРИЁМИСТОСТЬ»?

Это такая частота, которую может отрабатывать шаговый двигатель с обмотками, находящимися под током без пропусков и лишних шагов.

· Какие свойства двигателя определяет предельная механическая характеристика?

Она определяет область, в которой двигатель сохраняет работоспособность при плавном изменении частоты.

· Как определить пусковой момент ШД?

Пусковой момент определяется точкой C. Это точка пересечения исходной характеристики с характеристикой, сдвинутой на один шаг.

· К валу двигателя приложен момент нагрузи превышающий пусковой, но не более его максимального значения. Будет ли отличаться поведение двигателя при выполнении очередного шага при активном и реактивном моментах на валу двигателя?

При реактивном моменте двигатель пропустит шаг, при активном повернётся на несколько шагов.

· Как определить ошибку позиционирования ротора при выполнении очередного шага или при перемещении на несколько шагов при наличии момента сопротивления на валу?

Ротор повернулся на количество градусов, отличающихся от требуемых. Ротор может повернуться на меньшее количество градусов, а может и на большее.

· Запишите уравнение момента ШД с активным и реактивным ротором.

Двигатель с реактивным ротором:

.

Двигатель с активным ротором:

для и :

,

для и :

,

для и :

.

Поиск по сайту: