Оценка устойчивости, точности, стабильности выработки электрического напряжения электромеханической системой общепромышленного назнач

 

 

8. Находим рабочее напряжение, на которое должны быть рассчитаны конденсаторы:

 

 

Принимаем конденсаторы с рабочим  напряжением 1000 В.

 

 

Насыщенный  дроссель Др-1

 

9. Сечение сердечника:

 

 

10. Число витков основной обмотки:

 

 

 

11. Число витков компенсационной обмотки:

 

 

 

12. Диаметры обмоточных проводов с учётом эмалевой изоляции:

 

 

С целью регулировки у всех обмоток, кроме  , делается по 4-6 отводов через равное число витков в последних 10% витков.

 

 

 

 

 

Регулировка и расчёт резонансных фильтров.

 

 

Начальная регулировка стабилизатора  осуществляется без дросселей  и при расчётной нагрузке. При этом стабилизированное напряжение должно быть на 5-6% меньше расчётного. Нормально настроенный стабилизатор поддерживает напряжение с погрешностью 0.5-0,7% при колебаниях напряжения в сети на 10% и 1-1,5% при колебаниях на 25%, но при этом форма выходного напряжения не синусоидальна.

В следующей операции значения ёмкостей разбиваются с условием, чтобы  ёмкость фильтра, настроенного на  третью гармонику, была больше ёмкости  фильтра, настроенного на пятую гармонику, не менее чем в 2 раза.

В данном расчёте ёмкость фильтра  третьей гармоники составит 10 мкФ, а пятой 5 мкФ.

Собственная частота каждого из фильтров определяется из основного  выражения:

 

 

Поскольку значения ёмкостей известны, находим только индуктивность для каждого из фильтров: для третьей гармоники :

 

 

 

Для пятой гармоники 

 

 

 

Приближённо находим значения действующих  токов в ёмкостных ветвях для основной частоты 50Гц. Для этого определяем ток одного конденсатора:

 

 
Находим токи, действующие в фильтрах.

Для третьей гармоники:

 

Для пятой гармоники:

 

 

Сечения сердечников дросселей и .

 

Для третьей гармоники:

 

Для пятой гармоники:

 

 

 

 

 

 

Воздушные зазоры дросселей:

 

 

Число витков дросселей:

 

 

 

Диаметры обмоточных проводов:

 

 

Окончательную регулировку стабилизатора  желательно производить при реальной нагрузке  с включением осциллографа для контроля формы стабилизированного напряжения.

Изменяя воздушный зазор дросселей, добиваются наиболее чистой синусоидальной формы стабилизированного напряжения, которое на экране практически не должна отличаться от напряжения сети. При работе стабилизатора с фильтрами 3 и 5 гармоник выходное напряжение возрастает до расчётного и при колебании напряжения на входе 10%, выходное колеблется на 0,15-0,2%, что практически трудно получить от несинусоидального  стабилизатора. В зависимости от мощности нагрузки и напряжения сети стабилизированное напряжение меняется не значительно, однако скачок выходного  напряжения при малых нагрузках наступает уже при 25% напряжения сети.

При окружающей температуре  С стабилизатор допускает длительную перегрузку на 20%. При переходе с активной нагрузки на индуктивную все качества стабилизатора изменяются не значительно. КПД стабилизатора составляет 85%.

Для окончательной уверенности  в работе стабилизатора следует  определить процентное содержание высших гармоник. Это  определение с достаточной для практики точностью может быть произведено следующим методом. На зажимы ваттметра электродинамической системы подаётся напряжение от звукового генератора, а на тоновые зажимы подключается нагрузка стабилизатора. Установив на генераторе частоту 50 Гц фиксируют показания ваттметра, затем не меняя ток и  напряжение ваттметра, задают частоту соответствующей гармоники и по максимальному отклонению снова снимают показания. Первое показание принимают за 100%, следующие показания соответствуют процентному содержанию гармоник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

В данном курсовом проекте  рассмотрели промышленную электрическую систему стабилизированного напряжения, по критерию Рауса-Гурвица проверили систему на устойчивость, оказалось, что данная система будет работать устойчиво.

Существуют два способа стабилизации электрического напряжения:

- генераторный;

- параметрический;

В обоих способах реализуется принцип  инвариантности, который заключается  в достижении полной или частичной независимости координат управляемой системы от действующих на неё возмущений за счёт их компенсации. Системы, в которых осуществляется компенсация действия всех или части возмущений, называют инвариантными. 

В данном курсовом проекте параметрический способ стабилизации представлен в виде феррорезонансного стабилизатора. Так как в феррорезонансном стабилизаторе в качестве опорного параметра используется нелинейный участок кривой намагничивания феррорезонансного  материала, то система является нелинейной, кроме того, в стабилизаторе имеет место резонанс тока и напряжения, а так как аналитическая теория нелинейных систем не создана, то расчёт феррорезонансного стабилизатора выполняем с помощью эмпирических формул.

Мы выполнили упрощённый расчёт стабилизатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Метрология. Стандартизация. Сертификация: конспект лекций [Текст].-Самара: СамГАПС, 2006,-156с.
2. Моделирование линейных САУ с помощью среды Matlab: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине  «Теория автоматического управления» для бакалавров направления 220100.62 «Системный анализ и управление» очной формы обучения/составители: А.В.Авсиевич, В.В.Авсиевич - Самара: СамГУПС, 2010. – 50 с.
3. Теория автоматического управления: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 071800 «Мехатроника» очной формы обучения / составители: А.В.Авсиевич, В.В.Авсиевич. – Самара: СамГУПС, 2008. – 44с.
4. ФЗ РФ от 26.06.08 №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
5. ФЗ РФ от 25.08.95 №153-ФЗ «Об федеральном железнодорожном транспорте»
6. Постановление Правительства  РФ №100 12.02.94 « Об организации работ по стандартизации, обеспечению единства измерений и сертификации продукции и услуг».
7. ПР 32.06-2001 «О метрологической службе  федерального железнодорожного транспорта».
8. ГОСТ 727-77 « Система электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приёмники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000В».
9. ГОСТ 6697-83 «Системы электроснабжения, источники, преобразователи и приёмники электрической энергии переменного тока. Номинальные частоты и допускаемые отклонения».
10. ГОСТ 21128-83 « Системы электроснабжения, источники, преобразователи и приёмники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000В».
11. ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
12. ГОСТ Р 53333-2008 «Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ………………………………………1

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………. 2                                                                                                  

 

РАЗДЕЛ 1                                                                  

 

Система как преобразователь ………………………………………………………………3                                                              

Фильтрация аддитивных и мультипликативных помех как задача оценки погрешности системы………………………………………………………………………………………5                                

Одноконтурные и одномерные системы регулирования …………………………………8

 

РАЗДЕЛ 2

                                                                                                                                                                ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМАСТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ……………………………………………………9                                                                                       

Понятие устойчивости и  ее расчет………………………………………………………..10                                                       

Критерий  устойчивости Раусса – Гурвица………………………………………………12  

 

РАЗДЕЛ 3                                                

 

ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СТАНДАРТОВ К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ……………………………………………………………………………14                                                                                         

 

РАЗДЕЛ 4

Параметрический способ стабилизации электрического напряжения …………………25                                                                 

Расчет феррорезонансного  стабилизатора ………………………………………………..26                                          

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………..31                                                                                            

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………………………………………...32