Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Магнітні підсилювачі з додатнім зворотнім зв’язком, будова, принцип роботи, схеми, основні співвідношення
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра КСА
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Розрахункова робота
Предмет:
Елементи і пристрої автоматики та систем керування
Варіант:
23
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра КСА
Розрахункова робота
з навчальної дисципліни
„Елементи та пристрої автоматики і систем керування”
Варіант 23
(9,6,9,9)
Зміст
Мета …………………………………………………………………………..3
Завдання №1(варіант 23)………………………………………………….....3
Завдання №2.1. Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна шляхами зміни напруги живлення та порушенням симетрії напруги живлення…………………………………………...…………………………5
Завдання №2.2. Магнітні підсилювачі з додатнім зворотнім зв’язком, будова, принцип роботи, схеми, основні співвідношення………………...7
Задача№3.1(варіант 9)……………………………………………………….20
Задача№3.2(варіант 6)……………………………………………………….21
Задача№3.3(варіант 9)……………………………………………………….24
Задача№3.4(варіант 9)……………………………………………………….26
Список використаної літератури……………………………………………28
Мета роботи - практичне ознайомлення з методами розрахунку електромагнітних елементів i електромашинних пристроїв автоматики та систем керування.
Контрольна робота відповідає програмі курсу "Елементи i пристрої автоматики та систем керування".
Завдання №1. (варіант 23)
Розрахунок електромагніта постійного струму
Знайти:
Робочий магнітний потік Фδ,Тягове зусилля електромагніта Q, Сталу часу й індуктивність обмотки, Діаметр дроту обмотки dд , Переріз вікна обмотки і коефіцієнт заповнення.
Дано:
Знайти:
Фδ, Q, , dд, , , , - ?
Розв’язання
Рис.1 Cхема однофазного трансформатора
Рис. 2 Еквівалентна схема заміщення магнітного
кола електромагніта клапанного типу
1. Зі схеми заміщення випливає, що робочий потік визначається за формулою
, де
,
,
,
.
Провідність витоку між осердям і ярмом
Магніторушійна сила
Робочий магнітний потік рівний:
2. Тягове зусилля зв’язане з робочим магнітним потоком залежить
5.94H
3. Індуктивність обмотки електромагніта
Стала часу
4. Діаметр дроту обмотки dд
5. Переріз вікна обмотки і коефіцієнт заповнення
Переріз вікна обмотки електромагніта наближено визначається виразом
Переріз вікна обмотки рівний
Коефіцієнт заповнення
Відповідь: ; ; ; ; ; ; ; .
Завдання 2
2.1. Регулювання частоти обертання асинхронних двигунів
Частота обертання ротора асинхронного двигуна
(1)
З цієї формули випливає, що частоту обертання ротора асинхронного двигуна можна регулювати зміною будь-якої з трьох величин: ковзання , частоти струму в обмотці статора або числа полюсів в обмотці статора .
Регулювання частоти обертання зміною ковзання можливе трьома способами: зміною підведеної до обмотки статора напруги, порушенням симетрії цієї напруги і зміною активного опору обмотки ротора.
Регулювання частоти обертання зміною ковзання відбувається тільки в навантаженому двигуні. В режимі холостого ходу ковзання, а також і частота обертання залишаються практично незмінними.
Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна шляхом зміни
напруги живлення. Можливість цього способу керування підтверджується
графіками , побудованими для різних значень . При незмінному навантаженні на валу двигуна збільшення підведеної до двигуна напруги викликає зростання частоти обертання. Однак діапазон регулювання частоти обертання виходить невеликим, що пояснюється вузькою зоною стійкої роботи двигуна, обмеженим значенням критичного ковзання і недопустимістю значного перевищення номінального значення напруги. Останнє пояснюється тим, що з перевищенням номінальної напруги виникає небезпека надмірного перегріву двигуна, викликаного різким збільшенням електричних і магнітних втрат. У той же час із зменшенням напруги двигун втрачає перевантажувальну здатність, яка, як відомо, пропорційна квадрату напруги мережі.
Підведену до двигуна напругу змінюють або регулювальним автотрансформатором, або реакторами, які включають в розрив лінійних проводів.
Вузький діапазон регулювання та неекономічність (необхідність в додаткових пристроях) обмежують область застосування цього способу регулювання частоти обертання.
Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна порушенням симетрії напруги живлення. При порушенні симетрії підведеної до двигуна трифазної системи напруги обертове поле статора стає еліптичним. При цьому поле набуває зворотню складову (зустрічне поле), яка створює момент , направлений зустрічно обертовому моменту Внаслідок цього результуючий електромагнітний момент двигуна зменшується .
Механічні характеристики двигуна при цьому способі регулювання розташовуються в зоні між характеристикою при симетричній напрузі (рис. 15.10, а, крива 1) і характеристикою при однофазному живленні двигуна (крива 2) межею несиметрії трифазної напруги.
Для регулювання несиметрії прикладеної напруги можна в коло одної із фаз увімкнути однофазний регулюючий автотрансформатор (АТ) (рис. 15.10,б).
При зменшенні напруги на виході АТ несиметрія напруги збільшується і частота обертання ротора зменшується.
Недоліки цього метода — вузька зона регулювання (Smin Smax на рис.1.1.27,а) і погіршення ККД двигуна по мірі збільшення несиметрії напруги.
Зазвичай цей спосіб регулювання частоти обертання застосовують лише в двигунах малої потужності.
2.2. Магнітні підсилювачі з додатнім зворотнім зв’язком, будова, принцип роботи, схеми, основні співвідношення
Типові схеми магнітних підсилювачів з зовнішнім зворотним зв’язком наведені на рис. 2.2.1. Ці магнітні підсилювачі окрім робочої обмотки wр і обмотки управління wу мають спеціальну обмотку зворотного зв’язку wзз, на яку подається сигнал з виходу підсилювача.
Існує два види зовнішнього зворотного зв’язку: за струмом і за напругою. В схемі на рис. 2.2.1,а на обмотку зворотного зв’язку подається випрямлений струм навантаження Iн. Таким чином здійснюється зворотний зв’язок за струмом. В схемі на рис. 2.2.1,б на обмотку зворотного зв’язку подається випрямлена напруга навантаження Uн. Так здійснюється зворотний зв’язок за напругою. Напрям струму Iзз в обмотках зворотного зв’язку постійний і визначається полярністю їх підключення до випрямляча. Якщо дія струму Iзз в обмотці wзз посилює дію струму управління Iу в обмотці wу, то маємо позитивний зворотний зв’язок. Магніторушійні сили обмоток управління і зворотного зв’язку при цьому додаються. Перейти від позитивного зворотного зв’язку до негативного можна змінивши полярності (напряму) струму управління в wу або переміною кінців обмотки wзз, яка підключається до випрямляча. В цьому випадку магніторушійні сили обмоток управління і зворотного зв’язку віднімаються.
В схемі (рис. 2.2.1,а) навантаження може бути під’єднане як з боку постійного, так і змінного струму. Навантаження постійного струму Rн включене послідовно з обмоткою зворотного зв’язку wзз, тобто після випрямляча. Навантаження змінного струму Zн підключається до випрямляча. В цьому випадку випрямляч служить тільки для здійснення зворотного зв’язку. В деяких випадках і при навантаженні постійного струму для живлення обмотки зворотного зв’язку використовується окремий випрямляч, що підвищує стабільність характеристик магнітного підсилювача. Зворотний зв’язок за напругою звичайно застосовується в потужних магнітних підсилювачах, тобто при великих струмах навантаження. В цьому випадку для випрямляча в колі зворотного зв’язку за струмом необхідні були б діоди на більші струми, що мають більші габарити і використовуються зі спеціальними охолоджувальними радіаторами. А саму обмотку зворотного зв’язку необхідно було б виконувати дуже товстим проводом.
З точки зору принципу дії різниці між підсилювачами із зворотним зв’язком за струмом і за напругою немає.
Для статичної характеристики ідеального магнітного підсилювача
(див. § 2.1.3) за наявності зворотного зв’язку рівняння (2.1.25) буде мати вигляд
Ipwp = Iywy ± Iззwзз , (2.2.1)
де знак плюс відповідає позитивному зворотному зв’язку, а знак мінус – негативному. Оскільки довжина шляхів l для постійного і змінного магнітних потоків у більшості магнітних підсилювачів однакова, можна записати рівність напруженостей магнітного поля:
,
де Hсер – середнє за напівперіод значення напруженості змінного магнітного поля; H= – напруженість постійного магнітного поля, що створюється спільними діями обмоток управління і зворотного зв’язку; H= = Hу ± Hзз.
Напруженість магнітного поля, створюваного обмоткою зворотного зв’язку,
Hзз = Iзз wзз / l .
При зворотному зв’язку за струмом вважаємо, що весь випрямлений струм навантаження проходить по обмотці зворотного зв’язку, тобто Iсер = Iзз.
Тоді
де Кзз – коефіцієнт зворотного зв’язку.
Таким чином, коефіцієнт зворотного зв’язку це відношення постійної складової напруженості зворотного зв’язку до середнього значення напруженості змінного поля. Чисельно він визначається як відношення числа витків обмотки зворотного зв’язку до числа витків робочої обмотки: Кзз= wзз/wр. Оскільки при позитивному зворотному зв’язку Hзз< Hсер, значення коефіцієнта Кзз звичайно менше одиниці. Чим більше Кзз, тим сильніший зворотний зв’язок.
Використовуючи коефіцієнт зворотного зв’язку, можна записати рівняння статичної характеристики ідеального магнітного підсилювача:
(2.2.2)
В цьому рівнянні знак мінус відповідає позитивному зворотному зв’язку, а знак плюс – негативному.
Для зовнішнього зворотного зв’язку характерно те, що можна розімкнути обмотку зворотного зв’язку, а працездатність магнітного підсилювача збережеться. Коефіцієнт зворотного зв’язку при цьому дорівнює нулю, а всі формули будуть аналогічні наведеним в гл. 2.1, якщо підставити Kзз = 0.
З урахуванням (2.2.2) і позначаючи коефіцієнти підсилення магнітного підсилювача без зворотного зв’язку через kI0 (за струмом), kU0 (за напругою), kP0 (за потужністю), отримаємо значення цих коефіцієнтів за наявності зворотного зв’язку. Таким чином, в магнітних підсилювачах позитивний зворотний зв’язок підсилює струм, напругу і потужність.
Теоретично при Kзз = 1 коефіцієнти підсилення прямують до нескінченності. Нагадаємо, що виведення формул ми проводили для ідеального магнітного підсилювача. На практиці при Kзз > 1 підсилювач переходить в релейний режим роботи, при якому струм навантаження змінюється стрибкоподібно, аналогічно стрибкоподібній зміні струму в колі контактів реле при його спрацюванні. Такий режим магнітного підсилювача використовується в безконтактних магнітних реле, що розглядатимуться в гл. 3.6.
Наявність зворотного зв’язку впливає і на перехідний процес в магнітному підсилювачі, тобто на динамічний режим його роботи. Аналіз перехідного режиму в підсилювачі із зворотним зв’язком проводиться, так як і в § 2.1.3, на підставі формули (2.1.26). Різниця полягає в тому, що в рівнянні (2.1.28) добуток Iywy замінюють Iywy (1 m Kзз). Пояснюється це тим, що в підсилювачі зі зворотним зв’язком магнітний потік управління створюється спільною дією двох обмоток: управління і зворотного зв’язку. Отже, і напруженість постійного магнітного поля, створюваного цими обмотками,
В підсилювачі без зворотного зв’язку напруженість постійного магнітного поля визначалася тільки як Hу. Тому при аналізі підсилювача із зворотним зв’язком потрібно брати замість Ну H= = Hу+Hзз. Приймаючи (як і в попередньому параграфі) Hсер = H= , можемо записати
або
В результаті рівняння перехідного процесу буде тепер характеризуватися сталою часу
де – стала часу кола управління підсилювача без зворотного зв’язку.
Знак мінус в рівнянні (2.2.4) відповідає позитивному зворотному зв’язку.
Добротність підсилювача (відношення коефіцієнта підсилення за потужністю до сталої часу) одержуємо з (2.2.3) і (2.2.4):
(2.2.5)
де D0 – добротність підсилювача без зворотного зв’язку, що визначається за рівнянням (2.1.29).
Як видно з (2.2.5), наявність позитивного зворотного зв’язку підвищує і добротність магнітного підсилювача.
Після підстановки (2.1.29) в (2.2.5) отримаємо
(2.2.6)
де η = Rн /(Rн+Rр+Rв+Rзз) – ККД; Rн – опір навантаження; Rp – опір робочої обмотки; Rв – опір випрямляча; Rзз – опір обмотки зворотного зв’язку.
Для роботи підсилювача в оптимальному режимі звичайно приймають Kзз = 0.96. Аналіз виразу (2.2.6) показує, що, вводячи в підсилювач позитивний зворотний зв’язок і зберігаючи значення коефіцієнта підсилення за потужністю, можна значно знизити сталу часу (наприклад, при = 0,96 в 25 раз), тобто покращити швидкодію підсилювача. Досягається це за рахунок зменшення числа витків (тобто індуктивності) обмотки управління підсилювача. Іншим способом зменшення сталої часу є збільшення частоти живлення f, що також випливає з рівняння (2.2.6). Тому для магнітних підсилювачів використовують джерела живлення підвищеної частоти (400, 500, 1000 Гц). Для підсилювачів малої потужності стала часу може бути зменшена до декількох мілісекунд, а для великої потужності – до декількох десятків мілісекунд.
У випадку застосування магнітного підсилювача з вихідним змінним струмом (без випрямляча в колі навантаження) в рівняння (2.2.4) – (2.2.6) необхідно ввести коефіцієнт форми змінного струму kф.
Для регулювання коефіцієнта зворотного зв’язку використовують два способи: зміна числа витків обмотки зворотного зв’язку і зміна струму в обмотці зворотного зв’язку.
При використанні першого способу обмотку зворотного зв’язку виконують з відводом, що дозволяє ступенево змінювати Кзз. При другому способі використовують регулювальні резистори, які забезпечують плавну зміну Кзз.
Регулювальний резистор в підсилювачі зі зворотним зв’язком за струмом підключається паралельно до обмотки зворотного зв’язку (рис. 2.2.2,а),
а в підсилювачі зі зворотним зв’язком за напругою – послідовно до цієї обмотки (рис. 2.2.2, б).
В магнітних підсилювачах із зворотним зв’язком за струмом регулювальний резистор Rрег підключають паралельно не до всієї обмотки wзз, а тільки до частини її витків, що складають приблизно 10-20% від загального числа витків wзз, для чого робиться спеціальне відведення. Робиться це для того, щоб значно не зростала інерційність підсилювача.
Адже утворений обмоткою і регулювальним резистором замкнутий контур уповільнює зміну потоку тим більше, чим більша його індуктивність. Якщо регулювальний резистор підключений паралельно до частини витків обмотки зворотного зв’язку wзз2 (рис. 2.2.2, а), то коефіцієнт зворотного зв’язку визначається за формулою
, (2.2.7)
або
Kзз = (wзз / wр)Kрег, де Kрег = Rрег /(Rзз2 + Rзз) .
Для зворотного зв’язку за напругою (рис. 2.22,б) струм зворотного зв’язку
,
тоді , (2.2.8)
де Kрег = Rзз /(Rзз+Rн).
Отже, при будь-якому виді зворотного зв’язку (за струмом або за напругою) опір регулювального резистора враховується введенням в формулу для Kзз регулювального коефіцієнта Kрег, що визначається за (2.2.7) або (2.2.8).
Статичні характеристики “вхід-вихід” реального магнітного підсилювача з різноманітними значеннями коефіцієнта зворотного зв’язку Kзз показані на рис. 2.2.3. При збільшенні Kзз характеристика стає несиметричною і зміщується ліворуч паралельно осі абсцис. Струм в колі навантаження при сигналі Iу = 0 вже не буде дорівнювати його мінімальному значенню Iн0, його значення збільшується із зростанням Kзз (точки 1, 2, 3). Як було показано в § 2.1.1, струм холостого ходу в реальному підсилювачі не дорівнює нулю (через кінцеве значення індуктивності робочої обмотки). За наявності зворотного зв’язку цей струм надходить в обмотку wзз і створює додаткове підмагнічування, зміщуючи характеристику підсилювача. Для зменшення струму холостого ходу в підсилювачі з позитивним зворотним зв’язком застосовують спеціальну обмотку зміщення wзм. Напруженість магнітного поля, створюваного цією обмоткою, повинна дорівнювати напруженості поля, створюваного обмоткою зворотного зв’язку wзз при проходженні по ній струму Iн0, тобто Hзм = Iн0wзм / l, протилежна за напрямом.
Рис.2.2.3. Статичні характеристики магнітних підсилювачів
В цьому випадку обмотка зміщення буде повністю компенсувати підмагнічувальну дію обмотки зворотного зв’язку за відсутності сигналу управління (Iу = 0). При наближенні значення коефіцієнта зворотного зв’язку до одиниці є небезпека переходу підсилювача в релейний режим. Як вже відзначалося, звичайно приймають величину Кзз = 0.96. Однак при використанні високоякісних осердь і випрямлячів зі стабільними параметрами і при незначних коливаннях температури зовнішнього середовища величина Кзз може бути доведена до 0.98 – 0.99. При цьому забезпечуються значно більші коефіцієнти підсилення і гарна лінійність перетворення вхідного сигналу у вихідний. Добротність реальних магнітних підсилювачів зі зворотним зв’язком знаходиться звичайно в межах D = (100…1000)f , де f – частота напруги живлення.
Статичну характеристику магнітного підсилювача зі зворотним зв’язком можна побудувати графічно по характеристиці цього ж підсилювача без зворотного зв’язку.
Розглянемо таку побудову стосовно магнітного підсилювача зі зворотним зв’язком за струмом (див. рис. 2.2.1, а). Напруженість постійного магнітного поля Н= в цьому підсилювачі створюється спільною дією струму управління Iy1, що проходить по обмотціwу, і струму навантаження Iн, що протікає по обмотці wзз, тобто
H= = (Iy1wy + Iнw33) /l , (2.2.9)
де l — середня довжина шляху постійного магнітного потоку.
За відсутності зворотного зв’язку (якщо розімкнути коло обмотки wзз) те ж значення напруженості може бути створене більшим струмом управління Iу2:
H= = Iy2wy/l , (2.2.10)
Знайдем Iy1 з рівняння (2.2.9), підставимо H= із (2.2.10):
Iy1 = H=l/w – IHw33/wy = Iy2 - IHw33/wy , (2.2.11)
Перший член рівняння (2.2.11) це струм управління магнітного підсилювача без зворотного зв’язку, а другий член – це струм навантаження, приведений до числа витків обмотки управління. Іншими словами, це такий умовний струм в обмотці управління, який еквівалентний за дією струму навантаження, що протікає по обмотці зворотного зв’язку. Позначимо цей приведений (умовний) струм через Iн’ , тобто
Цей вираз є характеристикою зворотного зв’язку. Побудову статичної характеристики проводимо в координатній площині (рис. 2.2.4): по осі абсцис відкладаємо Iу, по осі ординат – Iн. Характеристика зворотного зв’язку в цих осях зображується прямою Оа, що проходить через початок координат під кутом a = arctg Kзз до осі ординат. В цих же осях координат будуємо характеристику навантаження магнітного підсилювача без зворотного зв’язку Iн = f (Iy), яка на рис. 2.2.4 позначена бвг. Тепер на основі (2.2.11) виконуємо графічну побудову характеристики підсилювача зі зворотним зв’язком.
Точка А перетину прямої Оа з характеристикою підсилювача бвг визначає нове значення струму холостого ходу. Зносимо це значення на вісь ординат (точка е). Після цього проводимо ще декілька прямих, паралельних Оа, і знаходимо точки їх перетину з кривою бвг. З точок перетину цих прямих з віссю абсцис поставимо перпендикуляри, на які опускаємо точки
перетину характеристики зворотного зв’язку з характеристикою підсилювача без зворотного зв’язку.
З побудови видно, що струм Iy1 < Iy2, тобто для отримання одного і того ж струму навантаження Iн в магнітному підсилювачі зі зворотним зв’язком потрібен менший струм в обмотці управління , ніж в підсилювачі без зворотного зв’язку.
Побудована таким чином характеристика підсилювача зі зворотним зв’язком позначена деж. Аналізуючи вигляд цієї кривої, приходимо до висновку, що характеристика магнітного підсилювача виходить несиметричною: в правій частині її крутизна більша, ніж у підсилювача без зворотного зв’язку, а в лівій частині – менша. Гілка еж відповідає позитивному зворотному зв’язку, а гілка де – негативному зворотному зв’язку.
Рис. 2.2.4. Графічна побудова Рис. 2.2.5. Магнітний
статичної характеристики підсилювач з обмоткою
магнітного підсилювача зміщення
із зворотним зв’язком
Побудова на рис. 2.2.4 виконана для значення Kзз < 1. Порівняння характеристик магнітного підсилювача зі зворотним зв’язком і без зворотного зв’язку показує, що із збільшенням Кзз струм холостого ходу в навантаженні зростає. Для зменшення струму холостого ходу в підсилювачі з позитивним зворотним зв’язком застосовують обмотку зміщення wзм, що охоплює, подібно обмоткам управління і зворотного зв’язку, обидва осердя (рис. 2.2.5, а). Ця обмотка живиться постійним струмом і забезпечує постійне підмагнічування осердь. Завдяки такому підмагнічуванню характеристика підсилювача зміщується ліворуч або праворуч паралельно сама собі (рис. 2.2.5, б).
Інколи за допомогою обмотки зміщення початкову робочу точку зміщують на середину лінійної ділянки (рис. 2.2.5, в). Такий підсилювач можна назвати поляризованим: при позитивних значеннях Iу струм навантаження лінійно зростає, при негативних — зменшується. Eфект, що в осердях магнітного підсилювача окрім постійного підмагнічування від струму управління створювалося ще одне постійне магнітне поле, пропорційне струму (або напрузі) навантаження досягається і в підсилювачах з внутрішнім зворотним зв’язком — постійне магнітне поле створюється за рахунок постійної складової струму навантаження, яка протікає по робочим обмоткам підсилювача. Отже, немає необхідності в спеціальних обмотках зворотного зв’язку. Підсилювачі з внутрішнім зворотним зв’язком називають ще підсилювачами з самопідмагнічуванням.
Розглянемо роботу найпростішої схеми (рис. 2.2.6, а), що лежить в основі всіх схем підсилювачів з внутрішнім зворотним зв’язком. На осерді розміщені дві обмотки: управління wу і робоча wp. Для обмеження змінного струму в колі обмотки управління, який трансформується (наводиться) з кола робочої обмотки, служить індуктивність Ly. Нагадаємо, що індуктивний опір ХL = wL пропорційний частоті, тому на значення постійного струму Iу індуктивність Ly практично не впливає.
Рис.2.2.6. Найпростіша схема Рис.2.2.7. Основні схеми магнітних магнітного підсилювача з внутрішнім підсилювачів із зворотнім зв’язком зворотнім зв’язком
Послідовно з навантаженням Rн в коло робочої обмотки включений випрямлювальний діод Д. Тому під дією змінної синусоїдальної напруги U~ по робочій обмотці і в навантаженні проходить однопівперіодний випрямлений струм (рис. 2.2.6, б). Цей струм можна представити у вигляді суми постійної і змінної складових. Постійна складова струму навантаження Iн створює в осерді постійне магнітне поле, тобто виникає ефект, аналогічний дії обмотки зворотного зв’язку в підсилювачі із зовнішнім зворотним зв’язком. Функції обмотки зворотного зв’язку в схемі (рис. 2.2.6, а) виконує робоча обмотка, а коефіцієнт зворотного зв’язку в цьому випадку Кзз = 1. Ця схема для магнітних підсилювачів майже не застосовується, вона призначена лише для ілюстрації принципу дії внутрішнього зворотного зв’язку.
Основні схеми магнітних підсилювачів з внутрішнім зворотним зв’язком показані на рис. 2.2.7. Для навантаження змінного струму використовується схема (рис. 2.2.7, а). В один з півперіодів напруги живлення струм в навантаження іде через діод Д1, а в другий – через діод Д2. Якщо з схеми виключити ці діоди, то отримаємо звичайний магнітний підсилювач з паралельним з’єднанням робочих обмоток без зворотного зв’язку (постійна складова в струмі робочих обмоток буде відсутня). Для навантаження постійного струму використовується схема (рис.2.2.7, б) з випрямлювальним мостом. Через кожну з робочих обмоток почергово проходить однопівперіодний випрямлений струм, який відповідає струму навантаження. А через навантаження Rн проходить двопівперіодний випрямлений струм. Для ступеневого регулювання коефіцієнта зворотного зв’язку використовують робочі обмотки, що складаються з декількох частин, які можуть бути включені зустрічно або узгоджено. Для плавного регулювання Кзз застосовують регулювальний резистор, що шунтує діоди. Наприклад, в схемі на рис. 2.2.7, а при шунтувальному опорі, який дорівнює нулю, отримаємо Kзз = 0, тобто зворотний зв’язок буде відсутній. За відсутності шунтувальних резисторів (тобто шунтувальний опір прямує до нескінченності) Kзз = 1. Вигляд статичних характеристик підсилювачів з зовнішнім і внутрішнім зворотним зв’язком практично однаковий. Те ж можна сказати і про значення коефіцієнта підсилення. Схожі і їх динамічні властивості, якщо при цьому врахувати, що число витків робочої обмотки підсилювача із внутрішнім зворотним зв’язком повинно бути в два рази більше числа витків робочої обмотки підсилювача з зовнішнім зворотним зв’язком при інших рівних умовах. Однак втрати в робочому колі підсилювача з самопідмагнічуванням менші, ніж в зовнішньому зворотному зв’язку, оскільки в кожний півперіод напруги живлення струм проходить лише по одній з робочих обмоток. Отже, магнітний підсилювач із внутрішнім зворотним зв’язком має більший ККД і коефіцієнт підсилення за потужністю, що призводить до збільшення добротності. При однакових розмірах осердь підсилювач з внутрішнім зворотним зв’язком має вихідну потужність майже у півтора рази більшу, ніж підсилювач із зовнішнім зворотним зв’язком. Окрім цих досягнень підсилювачі з внутрішнім зворотним зв’язком мають меншу кількість обмоток, а в деяких випадках і меншу кількість діодів (вентилів). Тому в наш час переважне застосування (особливо в потужних підсилювачах) отримав внутрішній зворотний зв’язок. Зовнішній зворотний зв’язок застосовують в тих малопотужних підсилювачах, де головною вимогою є стабільність роботи. До них відносяться, наприклад, магнітні підсилювачі, що застосовуються в вимірювальній і обчислювальній техніці.
Задача №3.1 (Варіант 9 )
Для однофазного трансформатора (див. рис. 3), параметри якого наведені у табл. 3.1, визначити: ЕРС, яка індукужється в одному витку; ЕРС первинної та вторинної обмоток i коефіцієнт трансформації, а також активну потужність на навантаженні та сумарні втрати у трансформаторі.
Рис 3. Схема однофазного трансформатора Табл.3.1
Параметри трансформатора
SC!. см
Вт. Тл
fн Гц
W1,
W2
, %
Вт
Значення
3
2,0
400
600
120
0,75
50
Розрахуємо ЕРС яка індукується в одному витку
Розрахуємо ЕРС яка індукується в першій обмотці
Розрахуємо ЕРС яка індукується в другій обмотці
Розрахуємо коефіцієнт трансформації
Розрахуємо активну потужність
Розрахуємо сумарні втрати в трансформаторі
Відповідь: , , , , ,
Задача №3.2 (Варіант 6 )
Асинхронний двигун АО51-6 ввімкнений на одну з напруги згідно з табл. 2
Визначити: синхронну швидкість n1 і номінальне ковзання Sн; моменти: номінальний Мн, пусковий Мпуск і максимальний Мmax ; активну потужність Р1н, яку споживає двигун із мережі при номінальному навантаженні; пусковий струм Іпуск при U1; побудувати графік залежності обертового моменту М(Нм) двигуна АО51-6 від ковзання М=f(s) (від s=0 до s=sкр);побудувати механічну характеристику n=f(M), що в інтервалі характеристика прямолінійна.
Вихідні дані для завдання №3.2.
Параметри двигуна
(кВт)
(об/хв)
(В)
(А)
2,4
970
380
7,0
80
0,76
4,0
1,2
1,6
Розв’язання
Розрахуємо активну потужність яку споживає двигун з мережі при номінальному навантаженні:
Розраховуємо номінальний обертовий момент:
Розраховуємо максимальний і пусковий обертовий момент:
Розраховуємо номінальний і пусковий струм:
Визначаємо номінальне і критичне ковзання
Графік залежності обертового моменту М(Нм) двигуна АО51-6 від ковзання М=f(s) (від s=0 до s=sкр);
S
M(S)
n(M)
0,005
4,427
156,215
0,010
8,763
155,43
0,015
12,924
154,645
0,020
16,837
153,86
0,025
20,443
153,075
0,030
23,701
152,29
0,035
26,588
151,505
0,040
29,095
150,72
0,045
31,228
149,935
0,050
33,003
149,15
0,055
34,444
148,365
0,060
35,579
147,58
0,065
36,440
146,795
0,070
37,059
146,01
0,075
37,466
145,225
0,080
37,690
144,44
0,085
37,760
143,655
Графік залежності обертового моменту М(Нм) двигуна АО51-6 від ковзання М=f(s) (від s=0 до s=sкр);
Будую механічну характеристику , вважаючи, що в інтервалі характеристика прямолінійна:
Відповідь:;;;; ;;;.
Задача 3.3 (Варіант № 9)
Електродвигун постійного струму з паралельним збудженням має номінальні дані у таблиці 3.
Визначити: опір пускового реостата для запуску двигуна, пусковий струм якого двічі перевищує його номінальне значення; значення номінального обертового моменту ; пусковий обертовий момент
вважаючи, що магнітний потік в цей час залишається сталим; швидкість обертання двигуна, якщо він працює як генератор, що віддає до мережі потужність; потужність, яку споживає двигун від мережі.
Рис. 8 Схема двигуна постійного струму з паралельним збудженням
Таблиця 4.
Параметри двигуна
Варіант №9
4
110
0,77
2100
5
4,7
Розв’язання:
Обчислимо , :
Обчислимо опір пускового реостата для запуску двигуна:
Обчислимо потужність, яку споживає двигун від мережі:
Обчислимо значення номінального обертового моменту :
Обчислимо пусковий обертовий момент вважаючи, що магнітний потік в цей час залишається сталим:
Обчислимо швидкість обертання двигуна, якщо він працює як генератор, що віддає до мережі потужність:
Відповідь: опір пускового реостата для запуску двигуна rпуск =0.57Ом; значення номінального обертового моменту Мном=18,2Нм; пусковий обертовий момент Мпуск=36,4Нм; потужність, яку двигун споживає від мережі, Рa=5,2кВт; швидкість обертання двигуна, якщо він працює як генератор, nген=2254об/хв.
Задача №3.4(Варіант №9)
Електродвигун постійного струму з послідовним збудженням має дані, які наведені у таблиці 4.
Визначити: номінальну потужність двигуна ; потужність, яка відбирається від мережі ; струм двигуна ; втрати в якорі та обмотці збудження ; опір пускового реостата ; пусковий момент при ,якщо відомо, що збільшення струму збудження у 2,5 рази відповідає підвищенню магнітного потоку в 1,8 рази.
Рис 9. Схема двигуна постійного струму
з послідовним збудженням
Таблиця 4.
Параметри двигуна
Варіант №9
500
1200
150
0,8
0,52
86,0
Розв’язання:
Знаходимо номінальну потужність двигуна :
Знаходимо потужність, яка відбирається від мережі :
Визначимо струм двигуна :
Розрахуємо втрати в якорі та обмотці збудження :
Пусковий струм в якорі рівний:
Визначимо опір пускового реостата :
Для визначення М скористаємося такою формолую:
;
;
Відповідь: номінальна потужність двигуна Рном=18,8кВт; потужність яка відбирається від мережі Р1а=218,6Вт; втрати в якорі та обмотці збудження pя=0,155Вт; рзб=0,101Вт; опір пускового реостата rпуск=453,2Ом; пусковий момент Мпуск=1687,5Нм.
Список використаної літератури
Кацман М.М. Электрические машини: Учеб. для учащихся электротехн.спец. техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 463 с.
Хрущев В.В. “Электрические машины систем автоматики”. - Л., Энергоатомиздат, 1985.- 363 с.
Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: Учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности "Электромеханика". - 2-е изд., перераб. и доп. - М:Высш. шк.. 1988.-479 с.
Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины; Учеб. для электротех. спец. вузов. - 3-е изд., перераб. и допод. - М.: Высш.
07.06.2013 17:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора