Разработка двигателя автомобиля с комбинированной электрической установкой
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?нат электропривода, которые используются в качестве сигналов управления в системе электропривода.
Дифференциальные уравнения асинхронного двигателя
,
где , , , - проекции вектора напряжения и тока статора двигателя на оси и ;
- модуль результирующего вектора потокоiепления ротора;
- круговая частота скольжения ротора относительно поля ротора.
Синтез и анализ системы удобнее проводить в координатной системе (x,y). Для этого фазные величины трёхфазной машины преобразуют к соответствующим величинам эквивалентной двухфазной машины в неподвижной координатной системе (a,b), а затем в координатную систему вращающуюся со скоростью потокоiепления ротора w0 - (x,y).
,
,
ux=uacosw0t+ubsinw0t,
uy=-uasinw0t+ubcosw0t.
В этих координатах электромагнитные процессы асинхронного короткозамкнутого двигателя описываются следующими уравнениями:
x=i1xR1+y1x-w0y1y,y=i1yR1+y1y-w0y1x,
0=i2xR2+y2x,
=i2yR2+(w0-w2)y2x. .
Здесь: R1,R2 - сопротивление фазных обмоток статора и ротора;
y1x,y2y - составляющие потокоiепления статора;
y2x=y2 - потокоiепление ротора;
w0 - частота напряжения статора;
w2=wрп - угловая скорость ротора;
рп - число пар полюсов.
Выражения потокоiеплений имеют вид:
y1x=L1i1x+L12i2x,
y2x=L12i1x+L2i2x,
y1y=L1i1y+L12i2y,
y2y=L12i1y+L2i2. .
Здесь: L12 - взаимная индуктивность фазных обмоток статора и ротора.
Выразим составляющие токов ротора и статора:
,
,
,
.
Здесь:
,
,
.
Электромагнитный момент равен:
.
Скорость определяется из выражения
.
Полученная структура асинхронного двигателя приведена на рисунке 5.1. Она представляет собой сложную систему взаимосвязанных цепей управления. Однако она позволяет сравнительно просто исследовать динамические свойства двигателя при задающих и возмущающих воздействиях и осуществить определение параметров двигателя методами моделирования.
Рисунок 5.1 - Структура асинхронного двигателя
На основе эквивалентной электрической схемы можно составить систему дифференциальных уравнений по законам Кирхгофа:
где - напряжение на выходе неуправляемого выпрямителя,
- сопротивление цепи выпрямителя,
- ток на выходе выпрямителя
Выпрямленная ЭДС выпрямителя может быть представлена выражением:
,
где - максимальное значение напряжения питания выпрямителя,
- угловая частота напряжения питания выпрямителя
- угол, соответствующий моменту естественного открывания выпрямителя,
- пульсность схемы выпрямителя,
- целая часть от , /
Для математического описания напряжения на выходе выпрямителя выделим два интервала:
интервал, соответствующий открытому состоянию диода VD, когда ;
интервал, соответствующий закрытому состоянию диода VD, когда .
Следовательно, напряжение на выходе выпрямителя будет равно:
При торможении двигателя ключ S7 в цепи торможения управления по сигналам датчика напряжения. Замыкание ключа происходит в момент, когда напряжение на конденсаторе фильтра С1 превышает допустимое значение в остальное время ключ разомкнут. Следовательно, ток цепи торможения можно описать следующим выражением:
Где - сопротивление цепи торможения.
Вышеприведенные уравнения описывают математическую модель системы сеть-неуправляемый выпрямитель-фильтр-цепь торможения.
5.2 Расчёт параметров объекта управления
Произведем расчет эквивалентной схемы 3-фазного асинхронного двигателя представленной на рис 5.2, по каталожным данным для номинального режима.
Рисунок 5.2. - Эквивалентная Т - образная схема для одной фазы асинхронного двигателя
Рассчитаем номинальный ток статора:
.
Рассчитаем номинальный момент на валу:
.
Найдем номинальные потери мощности:
.
Принимаем:
,
Рассчитаем момент холостого хода:
.
Рассчитаем электромагнитный номинальный момент:
.
Найдем переменные номинальные потери мощности в роторе:
.
Задаемся коэффициентом загрузки kз,m , соответствующим максимальному к.п.д. АД:
Примем kз,m = 0,9.
Найдем переменные номинальные потери мощности:
.
Рассчитаем постоянные потери мощности:
.
Найдем переменные номинальные потери мощности в обмотках статора:
.
Рассчитаем активное сопротивление обмотки статора:
.
Найдем максимальное значение электромагнитного момента:
э,max = lm Mном + М0=1.92006+10,6=3822Нм.
Рассчитаем коэффициент:
.
Рассчитаем полное сопротивление:
.
Найдем приведенное активное сопротивление фазы ротора:
.
Рассчитаем индуктивное сопротивление короткого замыкания:
Принимаем:
= .
Найдем потери в стали:
.
Рассчитаем ток холостого хода:
.
Найдем эквивалентное сопротивление намагничивающего контура:
.
Рассчитаем синус j0 холостого хода:
.
Рассчитаем базовое сопротивление:
= .
Параметры эквивалентной схемы АД в абсолютных единицах, т.