ACTIONARI ELECTRICE

ACŢIONĂRI ELECTRICE

Definitie, structura SAE

Un SAE reprezinta un sistem de conversie a energiei electrice în 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 întelege un ansamblu de elemente fizice interconectate, servind unui scop functional comun si în care fenomenele ce se petrec respecta principiul cauzalitatii)

DA - dispozitiv de alimentare cu energie electrica

IP - întrerupator 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 frânarea MEA.

x , x , x - marimi masurate

o unitate de prelucrare a informatiei algoritm de comanda sau reglare

D _k - S.A.E. II

F ...F_m - automatica grupului de functii

mP.

S.A.E.

- alegerea motorului el. cu com.

- determ. puterii

- verificarea

- stabilirea vitezei

- stabilirea i_opt.

- stabilirea sistemelor optime de frânare

- stabilirea metodelor celor mai potrivite de reglare a vitezei

- stabilirea schemei de comanda a SAE

- C. m a ML se întelege M_r (util si de frecari) f(r, a, x....)

Prin regim de funct. a ML se întelege modul de variatie în timp a lui M_r

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 + IR_a

unde:

E t.c.e.m. în indusul motorului

R_a rezistenta proprie a circ. ind. mot.

I curentul de     sarcina a motorului

unde k_e si C_e 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

Ţinând cont ca:

rezulta, în final c.m. naturala

Obs.: în SI flux Wb (weberi), iar în

Mk_fSA M_x (maxwell)

dar:    si,

pt. M = 0 (si frecari, si util)

n - viteza de mers în gol ideal

Pt. n = 0 - la pornire:

M_p - 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

în cazul excit. derivatie U alim. influenteaza atât "n " la numarator cât si f la numitor

la excit. derivatie:

U n ; i_ex dar nu influenteaza f (curba de magnetizare)

daca U n , iar i_ex 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 în ce mai cazatoare cu lui R

3. C.m.a. obtinute prin modificarea fluxului inductor.

Din

REGIMURILE DE FRÂNARE ALE MEA DE c.c. CU EXCITAŢIE DERIVAŢIE (SEPARATĂ)

regimul de frânare cu recuperare;

regimul de frânare dinamica (reostatica);

regimul de frânare prin c. i. (cu contracurent).

Regimul de frânare cu recuperare.

Pt. deci cuplu de frânare.

la U'<U_al "3" c.m.a.

Regimul de frânare dinamica

Din expr. analitica

Cu cât cu atât .

Regimul de frânare prin c.i.

cu inv. polaritatii tens. de alimentare;

fara inv. polaritatii tens. de alimentare si introducerea în 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

I_d - independent de sarcina motorului

caract. mec. de rigiditate < decât c.m.n.

Din Kirchhoff:

Ex. = ct. E = C_en. Pt. expr. c.m.s., n = f(I_a vom elimina din ec. de mai sus I_a si I_d. In final

.

Notam

cadere de viteza

c.m.s. sunt caracterizate prin:

- viteza de mers în gol ideal kn < fata de c.m.n.;

- rigiditate mai mica fata de c.m.n.

însa rigiditatea c.m.s. obt. prin suntarea ind. este mai buna decât a c.m.a f(R)

R_a Dn ~ R_a

R_a + R_s Dn ~ R_a + R_s

R_a + kR_s Dn ~ R_a + kR_s

Pt. o aceeasi încarcare cu cât

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 atât viteza de mers în gol, cât si rigiditatea c.m.s. depind de valoarea lui "k" pt. diverse valori ale lui R_s si R_d c.m.s. de pante si viteze de mers în gol ideal definite.

vom analiza pe rând influenta lui R_s si R_d familii de caracteristici m. s. obt prin suntarea ind.

Din examinarea relatiei:

2 familii de c.m.s.

Astfel, pentru R_d = ct. si dând diferite valori rezistentei R_s o familie de c.m.s. concurente într-un singur punct.

pt. R_s c.m.n. punct de intersectie a familiilor de c.m.s. se va gasi pe c.m.n.

intersectând c.m.n.:

în care R_s = ct. si R_s variabil coordonatele punctului de intersectie
"A_i" si oricare ar fi R_s pct. de intersectie ramâne neschimbat, deoarece coordonatele lui "A_i" va depinde de "R_s". La limita pentru R_s c.m.s. trece prin "0" si "A_i

c.m.s. pt. R_s = variabil si R_d = ct. sunt cuprinse între cele 2 limite: R_s = 0 si
R_s

pt. un alt R_d un alt punct "A_i". Cu cât R_d este mai mare rigiditatea mai mica.

Pt. R_s = ct. si R_d = varibil, la limita, când R_d = 0 expresia c.m.s. devine:

c.m. cu c.m.n. si care trece prin origine.

- Pt. R_s = ct. si R_d variabil, coordonatele acestui punct rezulta din rezolvarea sistemului de ecuatii format din: (ec. anterioara)

nu depind de R_d deci oricare ar fi valoarea lui R_d, punctul de intersectie "B_i" ramâne acelasi, dar depinde de valoarea lui R_s. Cu cât R_s >> "B_i" mai apropiat de ordonata, rigiditate <.

Din valoarea maxima a acestei viteze nu poate depasi "U " pe c.m.n. si tinde spre ea când R_d familii de c.m.s. între R_d la c.m.n. prin "0" si R_d , prin "n " pe c.m.n. si prin "B_i

Cu cât R_s este mai mic "B_i" departe de ordonata si c.m.s. mai rigide.

Variind simultan R_s si R_d o infinitate de caracteristici si deci un reglaj al vitezei motorului.

Gama de reglare comparabil cu cea obtinuta cu R în indus

un reglaj fie de viteza, fie din R_d, fie cu R_s

sensul reglarii vitezei este descrescator;

functionare stabila;

performante energetice <<.

C.M. si R.F. ale motoarelor de c.c. cu excitatie în serie

C.m. naturala

f aI - pe portiunea liniara a caracteristici de magnetizare

(valabil doar pentru M << M_n) pt. M > M_n erori mari

Din: cu R_a, rezist. totala, ind. si ex. .

Dar: adica .

Deci , de unde:

.

  exp. c.m.n. a mot. serie

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 n_n = 1000 r/min

Deci pt. c.m.n.: mai întâi din

cu datele de mai sus c.m.n.

c.m.n. a mot. cu excit. mixta se traseaza de asemenea plecând 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 când R_a = 0, caz fictiv ipotetic, imposibil de realizat.

Din: cu R_a

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 "R_supl " în circ. mot.

C.M. ARTIFICIALE si a f(f

a). C.m.a. obt. f(U)

- pt. M_r = ct. n ~ U

- din ecuatia echilibrului de tensiune

dar R_a << k_ean

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 plecând tot de la c.m.l.

b) C.m.a. obt. f(R)

- la fel ca la m_cc cu excit derivatie, rigiditatea lor cu R_supl introdusa.

c)     C.m.a. obt. prin modificarea fluxului inductor

suntarea circuitului inductor

din legile lui Kirchoff:

,

unde R_i + R_e = R_a

eliminând pe I_e si I_d din aceste relatii:

de unde:

dar

c.m.a. se departeaza de c.m.n. cu cât R_d în comparatie cu R_e

Reg. de frânare ale m_cc cu excit. serie

nu este posibil obt. reg. de frânare cu recuperare (doar în conditii speciale). Vom discuta:

o       reg. de frânare dinamica;

o       reg. de frânare prin c.i.

a)    Reg. de frânare dinamica

decuplarea motorului de la retea si cuplarea pe R_f

decuplarea ind. si cuplarea pe R_f, ex. ramânând cuplata

din: , dar

f

dar

cu datele anterioare si calculele pt. c.m.l.

n = f(M) la frânare;

cu cât R_f la acelasi cuplu M_f n

n f M_f , deci la viteze mici, M_f

inversarea polaritatii circ. inductor

fr. dinamica putin folosita

este folosita a 2-a metoda

la f - ct. M_cc cu excitatie derivatie

b)    Reg. de frânare prin c.i.

cu introducerea de R_ci suficient de mari

a 2-a metoda nu este folosita

pt. oprire:

pt. I = I_n

- Rg. de fr. c.i. prin inv. polaritatii nu se foloseste: complicatii nejustificate de avantaje deosebite.