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 $IMAGE6$ и жёсткую внешнюю характеристику $IMAGE7$ в диапазоне изменения тока нагрузки от 0 до двойного номинального значения $IMAGE8$ Номинальное напряжение $IMAGE9$.
Дано:
= 1,5 %;
;
$IMAGE12$
$IMAGE9$.
- ?
Решение.
Структурная схема управляемого преобразователя (УП) представлена на рис.1.
$IMAGE17$
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 $IMAGE18$
При действии отрицательной обратной связи по напряжению внешняя характеристика становится более жесткой и
$IMAGE19$
Следовательно, общий коэффициент усиления по замкнутому контуру напряжения ( $IMAGE20$) определится из соотношения $IMAGE21$ и :
$IMAGE23$.
Так как задано $IMAGE24$, то можно определить произведение
$IMAGE25$
Разделить коэффициенты $IMAGE26$ можно, если известно номинальное значение задающего напряжения Uз.ном.. Пусть Uз.ном. = 10 В, тогда
$IMAGE27$,
и, следовательно,
$IMAGE28$.
Тогда
$IMAGE29$
Для определения ограничения выходного напряжения усилителя требуется найти максимальное значение ЭДС УП:
$IMAGE30$
Тогда Uнас = Емах / Кн = 328,4 / 3,24 ≈ 100 В.
Уравнение внешней характеристики:
$IMAGE31$
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 $IMAGE32$.
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 $IMAGE33$ входное напряжение УП, т.е. выходное напряжение усилителя, приобретает значение
$IMAGE34$
Определим внешнюю характеристику УП с учетом одновременного действия отрицательной и положительной связей:
$IMAGE35$, т.е.
$IMAGE36$;
$IMAGE37$.
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 $IMAGE38$ при условии уменьшения ограничения напряжения усилителя до $IMAGE39$
Задача 3
Рассчитать коэффициент усиления и минимальное сопротивление в зоне прерывистых токов ТП, имеющего следующие данные: индуктивность нагрузки $IMAGE40$ =0; максимальное значение линейно изменяющегося опорного напряжения $IMAGE41$ = 10В; угловой интервал рабочего участка опорного напряжения $IMAGE42$ =3000; нормальное вторичное напряжение трансформатора $IMAGE43$=208В; напряжение короткого замыкания трансформатора $IMAGE44$ = 4,75%; относительные потери мощности короткого замыкания трансформатора $IMAGE45$= 3,75%; напряжение сети $IMAGE46$ =380В; мощность трансформатора $IMAGE47$= 7,7 кВА. Схема ТП – трехфазная.
$IMAGE48$
Рис.1. Трехфазная схема ТП
Самая простая схема, но самый большой уровень пульсаций, частота $IMAGE49$Гц. Ток Id дополнительно подмагничивает трансформатор, что требует увеличение габаритов трансформатора. Для двигателей до 1-10 кВт.
$IMAGE50$
Тогда
$IMAGE51$
$IMAGE52$
и для малых значений Uy , когда
$IMAGE53$.
коэффициент усиления ТП
kп = $IMAGE54$
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 ( $IMAGE55$
$IMAGE56$
т.е. 57%. Более точна аппроксимация синусоидальной характеристики в интервале углов 0-900 усредненным значением kп, определенным для угла $IMAGE57$, т.е. для Uy = 4В.
Для данной линеаризации:
kп = (141 sin $IMAGE58$) / 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:
$IMAGE59$
для границы прерывистых токов. Тогда с учетом $IMAGE60$ и Ld = 0
$IMAGE61$.
Сравнение последнего сопротивления с сопротивлением от перекрытия вентилей Rп показывает,
$IMAGE62$,
что $IMAGE63$ в 2 раза больше RП.
Так как
$IMAGE64$
Где
$IMAGE65$ = SН.тр / $IMAGE66$U2л.ном. = 7700 / $IMAGE66$208 = 21,4 А.
$IMAGE68$
$IMAGE69$
Следовательно, искомое сопротивление
$IMAGE70$
Задача 4 Рассчитать коэффициент усиления и электромагнитную постоянную времени возбуждения генератора имеющего следующие данные: $IMAGE71$ = 460В; $IMAGE72$ =435А; n = 3000 $IMAGE73$; $IMAGE74$ =8.15; $IMAGE75$ = 730 – на один полюс; $IMAGE76$ =16.6Ом; $IMAGE77$ =1; $IMAGE78$ =135; 2а = 2; 2р = 4; Ф = 0,0475 Вб; при F = 4750 А.
Коэффициент усиления определяется по выражению:
$IMAGE79$
где w = $IMAGE80$.
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:
$IMAGE81$
Так как в номинальном режиме генератор в определенной мере насыщен, то неравенство $IMAGE82$является необходимым условием справедливости результата расчета $IMAGE83$.
Согласно исходным техническим данным генератора может быть подсчитана электромагнитная постоянная времени, соответствующая начальному прямолинейному участку характеристики намагничивания:
$IMAGE84$
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.