Федеральное агентство по образованию
Сибирский федеральный университет
Институт цветных металлов и золота
Контрольная работа
Дисциплина: Электроснабжение предприятий
2010
ЗАДАЧА 1
Рассчитать коэффициент усиления и ограничение выходного напряжения усилителя, коэффициент обратной связи по напряжению УП, обеспечивающие статизм внешней характеристики УП в нормальном режиме = 1,5 %, при условии, что УП имеет линейную характеристику управления с неизменным коэффициентом усиления , номинальный статизм без обратной связи и жёсткую внешнюю характеристику в диапазоне изменения тока нагрузки от 0 до двойного номинального значения Номинальное напряжение
.
Дано:
= 1,5 %;
;
.
- ?
Решение.
Структурная схема управляемого преобразователя (УП) представлена на рис.1.
Рис.1. Структурная схема УП с входным усилителем и обратной связью по напряжению
Так как согласно исходным данным ЭДС УП без обратной связи остается неизменной при изменении тока нагрузки, то падение напряжения определяется только неизменным внутренним сопротивлением RП
и
При действии отрицательной обратной связи по напряжению внешняя характеристика становится более жесткой и
Следовательно, общий коэффициент усиления по замкнутому контуру напряжения () определится из соотношения и :
.
Так как задано , то можно определить произведение
Разделить коэффициенты можно, если известно номинальное значение задающего напряжения Uз.ном.
. Пусть Uз.ном.
= 10 В, тогда
,
и, следовательно,
.
Тогда
Для определения ограничения выходного напряжения усилителя требуется найти максимальное значение ЭДС УП:
Тогда Uнас
= Емах
/ Кн
= 328,4 / 3,24 ≈ 100 В.
Уравнение внешней характеристики:
Задача 2
Определить, как изменится статизм внешней характеристики УП с данным задачи 1, если ввести дополнительно с помощью положительной обратной связи по напряжению на уровне .
Решение.
Таким образом, управляемый преобразователь по условию задачи должен иметь две образные связи по напряжению: отрицательную, действующую через входной усилитель с ограничением, как это показано на рис.1, и положительную, которая вводится непосредственно на вход УП. Тогда при критической настройке обратной связи согласно Ко.н.к.
= 1/ Ку
Кп
будет Ко.н.2
= 1/ Кп
= 1/5 = 0,2.
Преобразователь, окруженный такой связью, приобретает свойства источника тока с характеристикой
Iн
= Uвх
/ (Ко.н.2
RП
).
Для заданного токоограничения входное напряжение УП, т.е. выходное напряжение усилителя, приобретает значение
Определим внешнюю характеристику УП с учетом одновременного действия отрицательной и положительной связей:
, т.е.
;
.
Сравнивая рабочие участки внешних характеристик в задачах 1 и 2 замечаем, что введение дополнительной положительной связи с критической настройкой повышает статизм в 6,6/4,24 = 1,56 раза при снижении задающего напряжения в 100/33,4 = 3 раза. Однако одновременно обеспечивается надежное ограничение тока на уровне при условии уменьшения ограничения напряжения усилителя до
Задача 3
Рассчитать коэффициент усиле
; нормальное вторичное напряжение трансформатора =208В; напряжение короткого замыкания трансформатора = 4,75%; относительные потери мощности короткого замыкания трансформатора = 3,75%; напряжение сети =380В; мощность трансформатора = 7,7 кВА. Схема ТП – трехфазная.
Рис.1. Трехфазная схема ТП
Самая простая схема, но самый большой уровень пульсаций, частота Гц. Ток Id
дополнительно подмагничивает трансформатор, что требует увеличение габаритов трансформатора. Для двигателей до 1-10 кВт.
Тогда
и для малых значений Uy
, когда
.
коэффициент усиления ТП
kп
=
Это значение kп
соответствует касательной к синусоидальной характеристике управления ТП и дает возрастающую погрешность с увеличением Uy
. Максимальная погрешность имеет место при Uy
= Uymax
= 6В (
т.е. 57%. Более точна аппроксимация синусоидальной характеристики в интервале углов 0-900
усредненным значением kп
, определенным для угла , т.е. для Uy
= 4В.
Для данной линеаризации:
kп
= (141 sin) / 4 = 30.5
и в диапазоне изменения Uy
= 0-4.6 B погрешность по выходному напряжению не превосходит 20%.
Для определения минимального внутреннего сопротивления ТП в зоне прерывистых токов можно пользоваться выражением:
для границы прерывистых токов. Тогда с учетом и Ld
= 0
.
Сравнение последнего сопротивления с сопротивлением от перекрытия вентилей Rп
показывает,
,
что в 2 раза больше RП
.
Так как
Где
= SН.тр
/ U2л.ном.
= 7700 / 208 = 21,4 А.
Следовательно, искомое сопротивление
Задача 4
Рассчитать коэффициент усиления и электромагнитную постоянную времени возбуждения генератора имеющего следующие данные: = 460В; =435А; n = 3000; =8.15; = 730 – на один полюс; =16.6Ом; =1; =135; 2а = 2; 2р = 4; Ф = 0,0475 Вб; при F = 4750 А.
Коэффициент усиления определяется по выражению:
где w
= .
Полученное значение коэффициента усиления по напряжению соответствует начальному линейному участку характеристики намагничивания и без учета дополнительного сопротивления в цепи возбуждения.
Для проверки полученного значения целесообразно воспользоваться отношением выходного напряжения к напряжению возбуждения в номинальном режиме:
Так как в номинальном режиме генератор в определенной мере насыщен, то неравенствоявляется необходимым условием справедливости результата расчета.
Согласно исходным техническим данным генератора может быть подсчитана электромагнитная постоянная времени, соответствующая начальному прямолинейному участку характеристики намагничивания:
Список литературы
1. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. – М: энергоатомиздат, 1987. – 224 с.
2. Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. – М.: Высшая школа, 1985.
3. Справочник по средствам автоматики/Под. ред. В.Э. Низэ и И.В. Антика – М.: Энергоатомиздат, 1983.