ACŢIONĂRI ELECTRICE
Definitie, structura SAE
Un SAE reprezinta un sistem de conversie a energiei electrice īn energie mecanica care asigura controlul pe calea electrica a energiei mecanice obtinute si a parametrilor sai.
Se disting 3 structuri de baza:
I. elementare sau clasice;
II. automatizate;
III. complex automatizate.
(def. sistemului prin sistem se īntelege un ansamblu de elemente fizice interconectate, servind unui scop functional comun si īn care fenomenele ce se petrec respecta principiul cauzalitatii)
DA - dispozitiv de alimentare cu energie electrica
IP - īntrerupator de putere
ER - element de reglare
MR - Motor electric
OT (TM) - organ de transmisie (transmisie mecanica)
ML - mas. de lucru
DP - dispozitiv de protectie
y , y - marimi de comanda
x , x - marimi de masurat, afisat ...
actionarile electrice individuale fara pretentii deosebite cu privire la pornire, reglarea turatiei si frānarea MEA.
x , x , x - marimi masurate
o unitate de prelucrare a informatiei algoritm de comanda sau reglare
D k - S.A.E. II
F ...Fm - automatica grupului de functii
mP.
S.A.E.
- alegerea motorului el. cu com.
- determ. puterii
- verificarea
- stabilirea vitezei
- stabilirea iopt.
- stabilirea sistemelor optime de frānare
- stabilirea metodelor celor mai potrivite de reglare a vitezei
- stabilirea schemei de comanda a SAE
- C. m a ML se īntelege Mr (util si de frecari) f(r, a, x....)
Prin regim de funct. a ML se īntelege modul de variatie īn timp a lui Mr
C. m. si r de functionare ale MEA.
Prin c. m. a MEA n = f(M)
C. m. clasificate: - dupa parametrii electrici ai motorului;
- dupa modul de variatie a turatiei mot. functie de cuplul de pe arborele sau
- c. m. naturala
- c. m. artificiala
Dupa modul de variatie a vitezei: - suprarigide sau sincron
rigide
semirigide (semimoi)
moi
gradul de rigiditate:
d suprarigide
d rigide
10 < d semirigide
d > 20% moi
Orice MEA motor sau generator
Fr.:
fr. reostatica (dinamica);
fr. c. i. sau contra curent;
fr. cu recuperare de energie.
C. M. si R. F. ale M. E. de c.c. cu excitatie derivatie
C. M. naturala
U = E + IRa
unde:
E t.c.e.m. īn indusul motorului
Ra rezistenta proprie a circ. ind. mot.
I curentul de sarcina a motorului
unde ke si Ce constante ale motorului
p - nr. de perechi de poli
a - nr. de perechi de cai de curent
N - nr. de conductoare active ale indusului mot.
f - flux ct.
sau
Ţinānd cont ca:
rezulta, īn final c.m. naturala
Obs.: īn SI flux Wb (weberi), iar īn
MkfSA Mx (maxwell)
dar: si,
pt. M = 0 (si frecari, si util)
n - viteza de mers īn gol ideal
Pt. n = 0 - la pornire:
Mp - cuplul de pornire al mot. pe c.m.n.
(mare)
n = f(M) - dependenta liniara c.m.n. dreapta
Trasarea expr. c.m. din datele nominale
2 pct. si
Pt.
Pt. B M = 0 si
din datele nominale:
Revenind la expr. c.m.n.
caderea de viteza M
Obs.:
si
C.M. artificiala
Din
. C.m.a. f(U)
Apar doua aspecte: - separata
- derivatie
( ~ ) la excit. separata U modifica direct proportional "n
īn cazul excit. derivatie U alim. influenteaza atāt "n " la numarator cāt si f la numitor
la excit. derivatie:
U n ; iex dar nu influenteaza f (curba de magnetizare)
daca U n , iar iex f c.m. artificiale mai moi la U fata de cele de la excit. sep.
C.m.a. f(R)
R Dn - familii de caracteristici care trec toate prin n si panta din ce īn ce mai cazatoare cu lui R
3. C.m.a. obtinute prin modificarea fluxului inductor.
Din
REGIMURILE DE FRĀNARE ALE MEA DE c.c. CU EXCITAŢIE DERIVAŢIE (SEPARATĂ)
regimul de frānare cu recuperare;
regimul de frānare dinamica (reostatica);
regimul de frānare prin c. i. (cu contracurent).
Regimul de frānare cu recuperare.
Pt. deci cuplu de frānare.
la U'<Ual "3" c.m.a.
Regimul de frānare dinamica
Din expr. analitica
Cu cāt cu atāt .
Regimul de frānare prin c.i.
cu inv. polaritatii tens. de alimentare;
fara inv. polaritatii tens. de alimentare si introducerea īn circ. rotoric a unei (suficient de mari).
a) fara inv. polaritatii
Din:
pentru n < 0 (n')
este necesar ca
Din:
pt. n = 0
Iar: (am pus conditia )
b) fr. prin c.i. prin inv. polaritatii
Expresia analitica devine: .
Deci dar
C. m. speciale ale m. d. de c.c. obt. prin suntarea ind.
- rigiditate buna si la viteze mici
Id - independent de sarcina motorului
caract. mec. de rigiditate < decāt c.m.n.
Din Kirchhoff:
Ex. = ct. E = Cen. Pt. expr. c.m.s., n = f(Ia vom elimina din ec. de mai sus Ia si Id. In final
.
Notam
cadere de viteza
c.m.s. sunt caracterizate prin:
- viteza de mers īn gol ideal kn < fata de c.m.n.;
- rigiditate mai mica fata de c.m.n.
īnsa rigiditatea c.m.s. obt. prin suntarea ind. este mai buna decāt a c.m.a f(R)
Ra Dn ~ Ra
Ra + Rs Dn ~ Ra + Rs
Ra + kRs Dn ~ Ra + kRs
Pt. o aceeasi īncarcare cu cāt
va fi < 1 turatia ideala (la gol) a motorului de c.c. va fi mai mica, iar rigiditatea c.m.s. va fi mai buna.
stabilitate buna pe 1, 3, 2
s-a mentionat ca atāt viteza de mers īn gol, cāt si rigiditatea c.m.s. depind de valoarea lui "k" pt. diverse valori ale lui Rs si Rd c.m.s. de pante si viteze de mers īn gol ideal definite.
vom analiza pe rānd influenta lui Rs si Rd familii de caracteristici m. s. obt prin suntarea ind.
Din examinarea relatiei:
2 familii de c.m.s.
Astfel, pentru Rd = ct. si dānd diferite valori rezistentei Rs o familie de c.m.s. concurente īntr-un singur punct.
pt. Rs c.m.n. punct de intersectie a familiilor de c.m.s. se va gasi pe c.m.n.
intersectānd c.m.n.:
īn
care Rs
= ct. si Rs
variabil
coordonatele punctului de intersectie
"Ai" si oricare ar fi Rs pct. de intersectie ramāne
neschimbat, deoarece coordonatele lui "Ai" va depinde de "Rs". La limita pentru
Rs
c.m.s. trece prin "0" si "Ai
c.m.s. pt. Rs = variabil si Rd = ct. sunt cuprinse
īntre cele 2 limite: Rs
= 0 si
Rs
pt. un alt Rd un alt punct "Ai". Cu cāt Rd este mai mare rigiditatea mai mica.
Pt. Rs = ct. si Rd = varibil, la limita, cānd Rd = 0 expresia c.m.s. devine:
c.m. cu c.m.n. si care trece prin origine.
- Pt. Rs = ct. si Rd variabil, coordonatele acestui punct rezulta din rezolvarea sistemului de ecuatii format din: (ec. anterioara)
nu depind de Rd deci oricare ar fi valoarea lui Rd, punctul de intersectie "Bi" ramāne acelasi, dar depinde de valoarea lui Rs. Cu cāt Rs >> "Bi" mai apropiat de ordonata, rigiditate <.
Din valoarea maxima a acestei viteze nu poate depasi "U " pe c.m.n. si tinde spre ea cānd Rd familii de c.m.s. īntre Rd la c.m.n. prin "0" si Rd , prin "n " pe c.m.n. si prin "Bi
Cu cāt Rs este mai mic "Bi" departe de ordonata si c.m.s. mai rigide.
Variind simultan Rs si Rd o infinitate de caracteristici si deci un reglaj al vitezei motorului.
Gama de reglare comparabil cu cea obtinuta cu R īn indus
un reglaj fie de viteza, fie din Rd, fie cu Rs
sensul reglarii vitezei este descrescator;
functionare stabila;
performante energetice <<.
C.M. si R.F. ale motoarelor de c.c. cu excitatie īn serie
C.m. naturala
f aI - pe portiunea liniara a caracteristici de magnetizare
(valabil doar pentru M << Mn) pt. M > Mn erori mari
Din: cu Ra, rezist. totala, ind. si ex. .
Dar: adica .
Deci , de unde:
.
M |
pt. M = 0 n
Din n = 0
I f. mare.
- productivitate
- autoregulator de viteza
- securitate
I%
n
m
C.M. univ.
din caracteristicile grafice sau tabelar, date nominale ale mot. plus relatia:
c.m.n.
imposibila dat. lui a
De ex.: si nn = 1000 r/min
Deci pt. c.m.n.: mai īntāi din
I[A] |
|
|
|
n[r/min] |
|
|
|
M[Nm] |
|
|
|
cu datele de mai sus c.m.n.
c.m.n. a mot. cu excit. mixta se traseaza de asemenea plecānd de la c.m. univ. + date nom.
Caract. mec. limita a mot. de c.c. cu excitatie serie
Din analiza lui "a" din f aI, se defineste c.m. lim. ca fiind c.m. tot. pentru cazul teoretic cānd Ra = 0, caz fictiv ipotetic, imposibil de realizat.
Din: cu Ra
sau si la fel, cazul real
deci: sau .
Din relatiile ant. .
Din: si c.m.n.
c.m.l. este situata deasupra c.m.n.
c.m.l. mai apropiata de c.m.n. la sarcini mici
c.m.l. mai departata de c.m.n. pt. cupluri mari
Din c.m.l. si cu relatia , se poate trasa c.m.n. si de asemenea c.m.a. obt. fie prin modificarea tens. de alimentare "U" fie prin introd. unei "Rsupl " īn circ. mot.
C.M. ARTIFICIALE si a f(f
a). C.m.a. obt. f(U)
- pt. Mr = ct. n ~ U
- din ecuatia echilibrului de tensiune
dar Ra << kean
c.m.a. sunt paralele cu c.m.n. situate deasupra sau dedesubtul c.m.n.
- trasarea c.m.a. obt prin modificarea tens. de alimentare pot fi trasate plecānd tot de la c.m.l.
b) C.m.a. obt. f(R)
- la fel ca la mcc cu excit derivatie, rigiditatea lor cu Rsupl introdusa.
c) C.m.a. obt. prin modificarea fluxului inductor
suntarea circuitului inductor
din legile lui Kirchoff:
,
unde Ri + Re = Ra
eliminānd pe Ie si Id din aceste relatii:
de unde:
dar
c.m.a. se departeaza de c.m.n. cu cāt Rd īn comparatie cu Re
Reg. de frānare ale mcc cu excit. serie
nu este posibil obt. reg. de frānare cu recuperare (doar īn conditii speciale). Vom discuta:
o reg. de frānare dinamica;
o reg. de frānare prin c.i.
a) Reg. de frānare dinamica
decuplarea motorului de la retea si cuplarea pe Rf
decuplarea ind. si cuplarea pe Rf, ex. ramānānd cuplata
din: , dar
f
dar
cu datele anterioare si calculele pt. c.m.l.
n = f(M) la frānare;
cu cāt Rf la acelasi cuplu Mf n
n f Mf , deci la viteze mici, Mf
inversarea polaritatii circ. inductor
fr. dinamica putin folosita
este folosita a 2-a metoda
la f - ct. Mcc cu excitatie derivatie
b) Reg. de frānare prin c.i.
cu introducerea de Rci suficient de mari
a 2-a metoda nu este folosita
pt. oprire:
pt. I = In
- Rg. de fr. c.i. prin inv. polaritatii nu se foloseste: complicatii nejustificate de avantaje deosebite.
|