Два инерционных звена соединены не линейной перекрестной связью, глубина которых зависит от в и критической скорости.
Оба звена в целом находятся в зависимости еще и по ЭДС, эта ЭДС наводится в обмотках статора при помощи полей ротора;
Момент является нелинейным звеном, потому что в нем скалярно умножаются вектора;
Присутствующие обратные связи заметно влияют на динамику привода и нуждаются в компенсации для того, чтобы реализовать систему управления.
Рисунок 22 - Схема АД в Matlab
Структурная схема двигателя для синтеза показана на рисунке 23. В данной схеме не было учтено влияние первой производной потокосцепления.
Рисунок 23- Структурная схема
В блоке фильтров осуществлена постоянная времени Тµ эта постоянная времени введена специально чтобы уменьшить быстродействие системы, что также уменьшает токи и уменьшает моменты в переходном режиме. Фильтр представлен апериодическим звеном, где граничное значение постоянной времени определяется частотой, с которой происходит коммутация вентилей. Для преобразователя данная величина может колебаться от 2,5 килогерц до 16 , примем:
fc =4 кГц,
Чтобы поведение системы было корректным, примем:
где Тµ- не компенсированная постоянная времени (не компенсированная),
В приложении SIМULINК блок фильтров может выглядеть таким образом.
Рисунок 24 - Блок фильтров
Синтез регуляторов.
Расчет коэффициентов для регулятора приведен ранее.
Передаточная функция имеет такой вид:
- «ПИ» регулятор,
где Тi- постоянная времени.
c
Замкнутая передаточная функция для контура тока:
В пакете MАТLАВ приложения SIМULINК, регулятор тока статора и окно выбора выглядит вот так.
Рисунок 25 - Регулятор тока
Система регулирования по потокосцеплению разомкнута, поскольку отсутствует информация о потокосцеплении ротора. В данном случае регулирование не производится, и поток будет оставаться неизменным в течении всей работы привода.
Регулятор потокосцепления у ротора будет иметь вид:
При этом система не рассчитывалась на управление потокосцеплением и чувствительна к изменению всех параметров магнитных цепей, зависящих от насыщения.
Тогда динамика такой разомкнутой системы обусловливается постоянной времени Тr, которая много больше Тµи при изменениях нагрузки, в результате нагрева сопротивление ротора сильно меняется Тr.
Электромагнитный момент
Регулятор момента можно построить в виде обращенного электромагнитного момента, поскольку потокосцепление у ротора не изменяется то это потокосцепление присутствует в регуляторе таким коэффициентом:
В функцию регулятора входит определение скорости вращения векторного потокосцепления ротора, с целью ориентации поля согласно вектору потокосцепления:
Величина задания тока по координате Y:
;
Текущее скольжение:
;
Рисунок 26- Регулятор момента
Передаточная функция для разомкнутой системы:
Так как контур момента обладает высоким быстродействием, но на динамику влияние оказывает изменение потокосцепления.
Регулятор угловой скорости
Исходя из требований к электроприводу можно допустить падение скорости до 5 процентов, следовательно, можно в этом случае использовать «П» - регулятора, но требование к САР такие, что нам необходимо использовать этот регулятор.
При синтезе игнорируем статические моменты нагрузки.
Поэтому будем синтезировать регулятор скорости; на входе системы при синтезе, нужен входной фильтр с передаточной функцией:
У регулятора скорости передаточная функция имеет вид:
Постоянные времени можно определить как:
чтобы настроить модульный оптимум.
Рисунок 27 - Структура регулятора
Рисунок 28 - Структура входного фильтра
Передаточная функция для разомкнутой системы имеет настройку на симметричный оптимум:
;
Передаточная функция для замкнутой системы настроенная на управляющее воздействие имеет вид:
Передаточная функция для замкнутой системы, настроенная на возмущающее воздействие имеет вид:
Рисунок 29 - Переходный процесс тока статора is(t) и ротора ir(t) при изменении напряженияU(t)
Рисунок 30 - Переходные процессы по скорости двигателя щ(t) и момента М(t) при изменении напряжения U(t)
Показатели качества (основные) переходных процессов электропривода:
В момент времени произведен пуск электродвигателя на холостом ходу. В момент времени производится наброс нагрузки.
При этом время переходных процессов равно с
Перерегулирование:
.
Падение скорости при этом:
.
Время, при котором восстанавливается давление: с
6. Техника безопасности при обслуживании судовых электроприводов
Все лица электротехнического персонала, а также члены машинной команды, исполняющие обязанности по обслуживанию электрооборудования на судах, где электротехнический персонал штатным расписанием не предусмотрен, должны ежегодно проходить проверку знаний правил электробезопасности.
· Все члены судовой команды, непосредственно обслуживающие электрооборудование или производящие его ремонт, обязаны:
а) знать настоящий раздел Правил;
б) знать меры предупреждения несчастных случаев, которые могут произойти при обслуживании электрооборудования;
в) уметь практически оказать первую помощь пострадавшему в случаях поражения электрическим током;
г) уметь пользоваться средствами тушения пожара электрооборудования.
· Старший электромеханик (электромеханик) либо лицо, его заменяющее, обязан:
а) систематически контролировать правильность обслуживания судового электрооборудования, систем и приборов с соблюдением правил электробезопасности;
б) проводить техническую учебу с лицами неэлектротехнического персонала (палубной командой, работниками пищеблока и др.) по устройству обслуживаемого ими оборудования в объеме, достаточном для грамотного и безопасного его обслуживания;
в) контролировать соблюдение правил электробезопасности всеми членами экипажа и принимать меры по устранению нарушений. Если сам электромеханик не может принять меры по устранению нарушений, он обязан немедленно сообщить о нарушениях старшему механику, а в случае его отсутствия - капитану судна;
г) предусматривать дополнительные мероприятия, повышающие электробезопасность, с учетом особенностей электрооборудования судна.
В непосредственной близости от главного распределительного щита должны быть вывешены Правила первой помощи пострадавшим от электрического тока, Правила тушения пожара электрооборудования и принципиальная схема распределения электроэнергии на судне.
При всех осмотрах электрооборудования особое внимание следует обращать на наличие неисправностей, создающих опасность для жизни людей. Такие неисправности надлежит немедленно устранить или оградить опасные места, вывесив предупредительный плакат: "Стой! Опасно для жизни!".
Средства защиты, применяемые в судовых электротехнических установках, должны использоваться в соответствии с требованиями Правил применения и испытания средств защиты, применяемых в судовых электроустановках.
Все средства защиты перед их применением должны быть тщательно осмотрены, очищены и проверены на отсутствие внешних повреждений, соответствие их напряжению и пригодность к использованию по срокам периодических испытаний.
Ответственность за наличие, пригодность, правильное хранение и правильное использование средств защиты возлагается на старшего электромеханика (первого электромеханика), а при отсутствии на судне должности первого электромеханика - на старшего механика.
Электротехнический персонал должен контролировать исправность защитных заземлений при осмотрах и техническом обслуживании соответствующего электрооборудования, а у переносного электрооборудования - также перед выдачей его для использования.
Заземлению подлежат все металлические корпуса электрооборудования.
Защитное заземление не требуется для следующих видов электрооборудования:
стационарных электроприемников, питаемых напряжением до 42 В;
передвижных, переносных и ручных электроприемников, питаемых переменным током напряжением до 12 В и постоянным током напряжением до 24 В.
Электротехнический персонал должен следить, чтобы все переносное, передвижное и ручное электрооборудование, работающее при напряжении выше 24 В постоянного и 12 В переменного тока, а также стационарная осветительная арматура, которая не может быть заземлена непосредственно у места установки, имели заземление, осуществляемое через одну из свободных жил питающего кабеля, если корпус этих изделий выполнен не из изоляционного материала.
Исправность защитных заземлений переносного электрооборудования должна проверяться каждый раз перед выдачей его для работы.
Запрещается электротехническому персоналу устанавливать какие-либо предохранители или выключатели в разрыв цепи заземляющих проводов или шин.
Электротехнический персонал судна обязан постоянно следить за исправностью заземления оболочек кабелей, металлических частей электрооборудования и кожухов.
Электротехнический персонал судна обязан систематически проверять и постоянно поддерживать в пределах нормы сопротивление изоляции судовой сети, отдельных участков сети и электрооборудования.
Все электроизмерительные приборы судовой электроэнергетической системы должны быть проверены и опломбированы соответствующими контрольными организациями.
Все переносные и стационарные контрольно-измерительные приборы должны проходить проверку в установленные сроки:
а) щитовые и переносные электроизмерительные приборы постоянного и переменного тока - один раз в два года;
б) контрольные электроизмерительные приборы - один раз в год.
Помещениями с малым объемом называются помещения, в которых при выполнении работ имеется возможность непроизвольного касания переборок или подволока.
Запрещается оставлять неизолированными концы проводов после снятия электрических машин или электрической аппаратуры для ремонта.
Запрещается применять при осмотре, ремонте, сборке и разборке электрооборудования и аппаратуры инструмент с токопроводящими ручками или с поврежденной их изоляцией.
Запрещается установка предохранителей, выключателей и штепселей в пожароопасных и взрывоопасных помещениях и местах судна.
Примечание. Пожароопасным называется помещение, где находятся пожароопасные вещества, которые способны вызвать неконтролируемое горение.
Взрывоопасным называется помещение, где возможно образование взрывоопасной среды или хранятся взрывчатые вещества.
При ремонте механизма с электроприводом его электродвигатель должен быть обесточен и на пусковом устройстве должен быть вывешен предупредительный плакат "Не включать! Работают люди!".
Аварийные выключатели электроприводных палубных и промысловых механизмов должны содержаться в исправном состоянии.
Члены экипажа, обнаружившие неисправность в электрооборудовании, должны немедленно поставить об этом в известность электромеханика или вахтенного механика.
При проведении работ профилактических и по восстановлению сопротивления изоляции электрооборудования с применением моющих жидкостей, растворителей и лакокрасочных материалов необходимо пользоваться соответствующими инструкциями. При отсутствии инструкций по безопасному выполнению указанных работ производство их запрещается.
Помещения и палубы на судах по степени опасности поражения электрическим током определяются двумя следующими категориями:
помещения и палубы с повышенной опасностью;
особо опасные помещения и открытые палубы.
К помещениям и палубам с повышенной опасностью относятся: специальные электрические помещения, помещения аварийных дизель-генераторов, закрытые рулевые и штурманские помещения, помещения корабельных автоматических телефонных станций, кладовые: шкиперские, запчастей, мастерских, фонарные, малярные, а также тамбуры и коридоры, примыкающие к этим помещениям; медицинские, жилые, общественные и служебные помещения, а также относящиеся к ним коридоры, вестибюли, тамбуры и трапы.
К особо опасным помещениям и палубам относятся: помещения и пространства, в которых электрооборудование должно работать под водой; открытые палубы, заливаемые водой; рефрижераторные трюмы, склады и кладовые; машинные и котельные помещения; помещения холодильных машин; агрегатные помещения для палубных механизмов и подруливающих устройств; насосные отделения; аккумуляторные помещения; морозильные отделения; помещения рыбомучных установок; румпельное отделение; помещение установок электролова; шахты гидроакустической аппаратуры; бани, душевые, прачечные, посудомоечные, помещения заготовительные по обработке продуктов промысла; умывальные, туалетные, сушильные, камбузы и провизионные кладовые.