SKRYPT - REGULACJA PREDKOŚCI SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO PIERŚCIENIOWEGO.pdf

(2012 KB) Pobierz
CWICZENIE 3
ĆWICZENIE 3
REGULACJA PREDKOŚCI SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO
PIERŚCIENIOWEGO
Program ćwiczenia
3a.1. Wprowadzenie
3a.1. Zasada regulacji prędkości kątowej silnika pierścieniowego z tranzystorowym
modulatorem rezystancji w obwodzie wirnika.
3a.2. Badania laboratoryjne
3a.2.1. Zapoznanie się ze schematami i danymi znamionowymi układw
laboratoryjnych; wyznaczanie charakterystyk mechanicznych układu
napędowego z opornością dodatkową w obwodzie wirnika oraz z
tranzystorowym modulatorem rezystancji; omwienie przebiegw prądw i
napięć w wybranych punktach układu.
3b.1. Wprowadzenie
3b.1.1. Zasada regulacji prędkości kątowej silnika pierścieniowego z
tyrystorowym odwrotnie rwnoległym regulatorem wartości skutecznej
napięcia zasilającego.
3b.2. Badania laboratoryjne
3b.2.1. Wyznaczenie charakterystyk mechanicznych układu napędowego z
regulatorem wartości skutecznej napięcia zasilającego, omwienie przebiegw
prądw i napięć w wybranych punktach układu.
3.3. Pytania kontrolne
LITERATURA
3a.1 Wprowadzenie
Prezentowane w tym ćwiczeniu układy napędowe zapewniają płynną regulację prędkości
kątowej silnika pierścieniowego, poprzez oddziaływanie na wartość poślizgu. Mogą być
stosowane w układach małej i średniej mocy, tam gdzie napęd wykorzystywany jest
okazjonalnie. W takich warunkach obniżona sprawność napędu nie ma dużego znaczenia i
rekompensowana jest stosunkowo tanim i prostym w realizacji układem sterowania.
3.1.1.Zasada regulacji prędkości kątowej silnika pierścieniowego z tranzystorowym
modulatorem rezystancji w obwodzie wirnika
W zastosowanym układzie regulacji prędkości napędu wykorzystano tę właściwość
silnika asynchronicznego, że zdolność do rozwijania momentu maksymalnego T k nie zależy
od wartości oporności dodatkowej w obwodzie wirnika i jest określona zależnością:
U
2
T
[
Nm
]
k
1
k
1
X
s
2
natomiast oporność dodatkowa w obwodzie wirnika bezpośrednio wpływa na wartość
poślizgu krytycznego s k
s
[
]
R
2
R
d
k
X
1
s
2
269820674.005.png
gdzie: k 1 - stała silnika asynchronicznego
R 2 -rezystancja uzwojenia wirnika
U 1 - napięcie zasilania
R d -rezystancja dodatkowa
X S2 - reaktancja rozproszenia wirnika
Przedstawiony na rys.3a.1 schemat napędowy z wykorzystaniem dodatkowej rezystancji
w obwodzie wirnika należy do klasyki napędu silnika asynchronicznego, ktry powszechnie
stosowano w praktyce. Na rys3a.2 przedstawiono charakterystyki mechaniczne tego układu
uzyskane przy stałym napięciu zasilania U 1 =U n ;50 Hz i zmiennej oporności włączonej do
obwodu wirnika.
SAP
OBCIĄŻ.
R d
Rys.3a.1 Schemat silnika asynchronicznego pierścieniowego z oporową regulacją obrotw w
obwodzie wirnika
[ ]
/
s
0
Rys.3a.2 Charakterystyki mechaniczne silnika asynchronicznego przy zmianach oporności włączanej
do obwodu wirnika
T k
T[Nm]
2
rd
0
269820674.006.png
Przy realizacji tego napędu konieczne było posiadanie symetrycznego 3-fazowego
sekcjonowanego opornika o dużej obciążalności cieplnej; przejścia na poszczeglne
charakterystyki realizowane były w sposb skokowy. Rozwj energoelektronicznych
podzespołw sterujących dużej mocy pozwolił na uproszczenie tej koncepcji sterowania. Na
prezentowanym ćwiczeniu przebadane zostaną właściwości napędowe silnika
asynchronicznego z tranzystorowym modulatorem rezystancji, ktrego schemat
L d
D 1
R
ster.
C 2
R d
D o
S
SAP
T
T K
OBCIĄŻ.
przedstawiono na rys.3a.3.
Rys.3a.3 Schemat układu napędowego silnika asynchronicznego z tranzystorowym modulatorem
rezystancji w obwodzie wirnika.
SAP Ï silnik asynchroniczny pierścieniowy
OPP Ï układ ochrony przepięciowej tranzystora Tk
PD Ï diodowy prostownik mocy
D 1 Ï dioda odcinająca
Ld Ï dławik wyrwnawczy prądu wirnika
C 2 Ï kondensator wyrwnawczy
Do Ï dioda zwrotna
Rd Ï oporność obciążenia obwodu wirnika
Tk Ï tranzystor kluczujący ze sterowaniem
Prostownik diodowy PD dokonuje konwersji 3-fazowego obwodu wirnika do obwodu
jednofazowego. Umożliwia to zastosowanie pojedynczego opornika obciążenia Rd i
modulatora rezystancji zbudowanego na bazie tranzystora Tk. Taka aplikacja powoduje
nieznaczne pogorszenie (ok.17%) zdolności silnika do rozwijania momentu maksymalnego.
Zastosowany tranzystor mocy IGBT ma parametry U CE max =600V; J E max =50A, a układ
sterowania zapewnia dwustanową pracę tranzystora. W zastosowanym układzie załączenie
tranzystora Tk rwnoważne jest zwarciu obwodu wirnika poprzez dławik Ld, natomiast
odłączenie tranzystora Tk podłącza obwd wirnika poprzez diodę D1 do opornika
obciążającego Rd. Zdolność tranzystora Tk do zmiany stanu pomiędzy zwarciem a
rozwarciem z dużą częstotliwością (ok.1kHz) umożliwia uśrednienie oporności wirnika od
Rd min
3
0 do Rd max = Rd w zależności od czasu przewodzenia i wyłączenia tranzystora Tk.
Podstawowe przebiegi związane z dwustanową pracą tranzystora przedstawiono na rys.3a.4.
269820674.007.png
+
I d
L d
U d
R d
T K
U CE
-
Rys.3a.4. a) - poglądowy schemat modulatora rezystancji,
U CE
[V]
U d
t [ms]
I H
I dz
T1 T2
t [ms]
Rys.3a.4. b) - podstawowe przebiegi prądu i napięcia w czasie cyklu pracy tranzystora Tk.
U CE Ï napięcie kolektor - emiter tranzystora Tk
Ud Ï wartość średnia napięcia obwodu wirnika
Id Ï prąd wirnika na wyjściu mostka diodowego PD
Idz Ï wartość zadana prądu wirnika w układzie sterowania tranzystora Tk
I H Ï szerokość histerezy w histerezowym regulatorze prądu tranzystora Tk
T 1 ;T 2 Ï czasy załączenia i odłączenia tranzystora Tk
W przedziale T 1 występuje załączenie tranzystora Tk. W wyniku zaistniałego zwarcia pod
wpływem napięcia wirnika Ud rośnie prąd Id w obwodzie wirnika. Gdy osiągnie wartość Idz
+1/2
I H .
Regulator histerezowy w tym momencie ponownie załączy tranzystor Tk prowadząc do
kolejnego narastania prądu Id w obwodzie wirnika. Wartość wypadkowej tak zmodulowanej
oporności obwodu wirnika Rdm określa zależność:
Rdm = (1-
) * Rd
(3.3)
gdzie jest wspłczynnikiem przewodzenia tranzystora Tk
1
T
T
2
4
I H układ sterowania powoduje odłączenie tranzystora. Wwczas obwd wirnika zostaje
załączony na rezystancję obciążenia Rd. W czasie cyklu T2 gdy tranzystor Tk jest odłączony,
pod wpływem napięcia U CE - Ud następuje obniżanie prądu wirnika do wartości Idz - 1/2
T
+
1
269820674.008.png 269820674.001.png 269820674.002.png 269820674.003.png
W zależności od warunkw obciążenia i zadanych obrotw układ sterowania posiada
zdolność do płynnej zmiany wspłczynnika
(od
= 0 do
= 1). W efekcie daje to płynną
Rd. Płynna zmiana
modulowanej rezystancji Rdm umożliwia płynną regulację charakterystyk mechanicznych
silnika, ktrej zakres przedstawiono na rys.3a.5.
Rdm
[ ]
rd
/
s
0
1
2
3
0
T N
T K
T[Nm]
R
d
Rys.3a.5 Zakres regulacji charakterystyk mechanicznych silnika asynchronicznego z modulatorem
rezystancji w obwodzie wirnika.
1 Ï charakterystyka mechaniczna silnika dla Rdm = 0
2 Ï charakterystyka mechaniczna silnika dla Rdm = Rd
Ï zakres praktycznej regulacji obrotw związanych ze znamionowym momentem obciążenia T N
zakres regulacji obrotw przy przeciążeniu
1 ,
2 ,
3 Ï charakterystyki mechaniczne układu napędowego z wykorzystaniem ujemnego
sprzężenia prędkościowego w układzie sterującym dla trzech zadanych poziomw
prędkości
Płynna regulacja oporności wirnika pozwala na elastyczne kształtowanie charakterystyk
mechanicznych silnika w zależności od zastosowanych regulatorw sterujących pracą
tranzystora Tk.
5
regulację modulowanej oporności Rdm w przedziale : 0
269820674.004.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin