Разработка системы электропривода погружного насоса

курсовая работа

2.1 Разработка структурной схемы разомкнутой системы

Для анализа динамики системы ПЧ-АД следует построить ее структурную схему.

Известно, что при питании от преобразователя частоты асинхронный двигатель работает исключительно на прямолинейных участкахмеханических характеристик. Следовательно, в данном случае можно пренебречь электромагнитной постоянной времени и считать переходные процессы электромеханическими. Так как в системе ПЧ-АД электродвигатель работает только при скольжениях, меньших критического, то является целесообразным использовать математическое описание прямолинейного участка характеристики, которое можно представить следующим образом:

,

(2.1)

где щон- скорость идеального холостого хода при частоте f, равно номинальной частоте fн;

б=f/fн - относительная частота напряжения питания;

Дщ - статическое падение скорости.

Так как на рабочем участке механические характеристики двигателя в системе ПЧ-АД параллельны, то при данном Мс статическое падение скорости является величиной постоянной, то есть (2.1) можно представить в виде:

,

(2.2)

где К- коэффициент пропорциональности.

Этот коэффициент можно определить, исходя из следующих соображений: он является постоянным для любой точки характеристики, в том числе и для точки номинального режима на естественной характеристике, то есть из (2.2) можно записать:

,

(2.3)

Из (2.3) после алгебраических преобразований получаем:

,

(2.4)

Подставляем в (2.2) вместо К его значение из (2.4) и после алгебраических преобразований получаем математическое описание момента двигателя на линейных участках механических характеристик:

,

(2.5)

Дальнейшее математическое описание целесообразно вести в относительных единицах (здесь относительные величины обозначаются значком *); в качестве базовых используются: Мн,щн,fн. Тогда принимает вид:

(2.6)

Из уравнения движения электропривода получаем:

,

(2.7)

где Тм= Jщон/Mкн - электромеханическая постоянная времени;

Mкн- критический момент на характеристики при f=fн .

Подставим (2.7) в относительных единицах:

,

(2.8)

Здесь Мкм/Мн= л - перегрузочная способность двигателя. Причем закон совместного изменения частоты и напряжения преобразователя выбирается именно из условия получения постоянной перегрузочной способности при любой форме зависимости от скорости момента статического, то есть для всех реально возможных режимов эта величина остается неизменной. Следовательно (2.8) можно записать:

,

(2.9)

Определим из (2.9) dщ*/dt и представим полученное уравнение (2.5) в операторной форме:

(2.10)

,

(2.11)

Преобразователь частоты состоит из выпрямителя и инвертора, соединенных последовательно. Если, представить их апериодическими звеньями с постоянными времени Тв и Ти соответственно, то передаточная функция WП(р) преобразователя имеет вид:

(2.12)

где КП - коэффициент усиления ПЧ.

После алгебраических преобразований (2.12) можно записать с учетом Ти=0, т.к. постоянная времени инвертора определяется его конструкцией, в нашем случае инвертор построен на базе транзисторов и его можно считать безынерционным звеном.

(2.13)

Представим (2.12) в относительных единицах, где базовыми значениями Uз является Uзн- , при котором на выходе преобразователя имеется напряжение с частотой fн, равной номинальной. Имея в виду, что в установившемся режиме UзКП=fн, получаем:

(2.14)

В соответствии с формулами (2.11), (2.12), (2.13) структурная схема разомкнутой системы ПЧ-АД, приведенная на рис. 2.1

Рис. 2.1. структурная схема системы ПЧ-АД

Делись добром ;)