Принцип действия вентильного электропривода. Формирование вращающего момента, результирующей намагничивающей силы. Электрическая схема переключения полюсов вентильного электропривода. Моделирование переходных процессов. Суммарный момент возмущения.
Аннотация к работе
При протекании тока в рамке (см. рис.2) возникает вращающий момент: Рис.1 Формирование вращающего момента. Этот момент повернет ротор (постоянный магнит) на 90°. В вентильном электродвигателе в статоре расположено 3 обмотки и в зависимости от положения ротора относительно статора подключаются 2 обмотки, скорость и момент определяются питающим напряжением. Управление подключением обмоток осуществляется транзисторной схемой переключения (рис.3), сигналы на которую поступают с датчика положения ротора. Если условно принять за положительное напряжение вращения вала направление вращения против часовой стрелки, то момент на валу двигателя будет определяться по формуле: где: q-угол между векторами Ф0 и F; Mmax=Ф0·F; К= 1/ 9810.На рис.4 изображена структурная схема ВЭП, где приняты следующие обозначения: 1-сумматор напряжений (устройство суммирования построено на ОУ); 2-передаточная функция регулятора скорости, которая является суммой форсирующего 1-го порядка и интегрирующего элементов (е1 и е2 - напряжения на входе и выходе регулятора); 3-сумматор напряжений; 4-усилитель мощности на транзисторах и тиристорах; 5-сумматор напряжений (обмотка статора); 6-передаточная функция обмотки статора (Rэ - активное сопротивление обмотки, Т - постоянная времени обмотки, Lэ - индуктивность обмотки); 7-усилитель тока; 8-передаточная функция электромагнитной части электродвигателя, в которой реализуется закон Ампера, т.е. ток преобразуется в силу (См - постоянная по моменту, Се - постоянная по ЭДС); 9-передаточная функция по ЭДС электродвигателя; 10-сумматор моментов - ротор электродвигателя (Мт - момент трения; Мр - реактивный момент); 11-передаточная функция механической части электропривода (J - приведенный момент инерции электропривода); 12 - обратная связь по угловой скорости ((в качестве измерителя угловой скорости выступает тахогенератор, закрепленный на валу электродвигателя, который позволяет стабилизировать заданное значение угловой скорости на выходе электропривода); 13 - интегрирующее звено; 14-наблюдающее устройство идентификации (НУИ). На основе данной схемы можно получить уравнения описывающие поведение ВЭП: (2) Записывая характеристическое уравнение системы (2) можно получить уравнения, которые характеризуют динамику тока в обмотках ВЭП и динамику скорости вращения его вала.Для исследования устойчивости ВЭП по соответствующей математической модели воспользуемся алгебраическим критерием устойчивости в форме определителей составляемых из коэффициентов характеристического уравнения (критерий устойчивости Гурвица).Математическое моделирование производилось при помощи математического редактора MATLAB 6.12 с использованием приложения для построения и моделирования динамических систем Simulink по структурной схеме.Выражения (3) и (4) можно записать в изображениях Лапласа в виде: (5) (6) где W1 (s), W2 (s), W3 (s), W4 (s) - передаточные функции ВЭП по w для управления и возмущения, и соответственно по i для управления и возмущения, которые имеют вид: (7) Для получения аналитических зависимостей для АЧХ и ФЧХ ВЭП по w для управления произведем замену в (7): W , W , W , Для построения АЧХ и ФЧХ ВЭП использовались стандартные процедуры пакета MATLAB 6.12Реактивный момент представляется в виде ряда Фурье: (27) где и - амплитуды синусной и косинусной составляющих в ряду Фурье. ki - номер гармоник разложения. Суммарный момент выглядит следующим образом: Рис 10. Суммарный момент возмущения.В курсовой работе была проанализирована математическая модель вентильного электропривода, построены частотные графики модели (по току и по W), а так же графики переходных процессов при различных программных напряжениях.
В курсовой работе была проанализирована математическая модель вентильного электропривода, построены частотные графики модели (по току и по W), а так же графики переходных процессов при различных программных напряжениях. На основании вида этих графиков, а также проведенного расчета устойчивости можно сделать вывод о устойчивости вентильного электропривода (его математической модели).