5 Материалы для проведения текущего, промежуточного и

4
Оценочные
средства
для
текущего
контроля
успеваемости,
промежуточной аттестации и самостоятельной работы студентов
По курсу «ИУСУ» предусматривается следующие формы контроля
знаний:
- текущий контроль (самоконтроль);
- промежуточный контроль;
- итоговый контроль.
4.1 Примерные контрольные вопросы для самоконтроля по каждой теме
Раздел 1 Введение
Тема 1.1 Основные виды обратных связей [7.1.1, 7.1.4]
1 Какие виды обратных связей вы знаете?
2 Какая ОС чаще всего встречается на практике?
3 Системы с промежуточным регулятором
4 Системы с независимым регулятором обратных связей
5 Что такое подчиненное регулирование?
6 Что такое статические системы?
7 Что такое инвариантные системы?
8 Что такое позиционные системы?
Раздел 2 Кинематика привода
Тема 2.1 Основные виды кинематических схем привода [7.1.1, 7.1.4]
1
Кинематическая
и
расчетная
схемы
механической
части
электропривода. Процесс приведения схем
2 Правила приведения моментов инерции и поступательно движущихся
масс
3 Правила приведения упругих деформаций
4 Приведение скоростей, моментов и усилий
5 Учет направления потока энергии
6 Правила начертания расчетных схем
7 Уравнение динамики
8 Виды моментов
9 Приведение моментов к валу двигателя
10 Одномассовые, двухмассовые и трехмассовые системы
11 Графическое построение и расчет переходных процессов на основе
уравнения динамики.
Раздел 3 Динамика привода
Тема 3.1 Динамика двигателей постоянного тока [7.1.1, 7.1.4, 7.2.2, 7.2.5]
1 Уравнения переходных процессов двигателей постоянного тока без
учета индуктивности якоря
2 Уравнения переходных процессов двигателя с учетом переходных
процессов в четырех режимах работы для тока и скорости
3 Передаточные функции двигателя с якорным управлением
4 Передаточные функции двигателя с полюсным управлением
5 Динамические модели двигателей для различного вида возбуждения
6 Динамическая модель двигателя при постоянстве тока нагрузки
Тема 3.2 Динамика асинхронного двигателя [7.1.1, 7.1.4, 7.2.2, 7.2.5]
1
Динамическая
модель
асинхронного
двигателя
в
линейном
изображении
2 Динамическая модель асинхронного
двигателя в нелинейном
изображении
3 Динамическая модель асинхронного двигателя в различных режимах
его работы
Тема 3.3 Динамика синхронного двигателя [7.1.1, 7.1.4, 7.2.2, 7.2.5]
1 Дифференциальные уравнения синхронного двигателя
2 Структурная схема синхронного двигателя
3 Передаточная функция синхронного двигателя
Раздел 4 Преобразователи ИУСУ
Тема 4.1 Системы импульсно-фазового управления [7.1.2, 7.1.5, 7.1.8]
1 Принцип действия СИФУ
2 Структурная схема СИФУ
3 Функциональная схема СИФУ
4 Диаграммы напряжений СИФУ
5 Схемы реверса СИФУ
6 Динамика СИФУ
7 Расчет основных параметров схемы СИФУ. мостовые схемы и схемы с
общим нулем
Тема 4.2 Широтно-импульсные преобразователи [7.2.1, 7.1.8, 7.1.12,
7.1.3]
1 Принцип действия ШИП
2 Структурная схема ШИП
3 Схемы реверса ШИП
4 Расчет основных параметров ШИП
5 Динамика ШИП
6 Силовые ключи ШИП
7 Особенности работы ШИП
Тема
4.3
Электромашинные
преобразователи
переменного тока [7.1.8, 7.1.11, 7.1.2]
1 Система генератор-двигатель
2 Система электромашинный генератор-двигатель
3 Система магнитный усилитель-двигатель
4 Частотный электромашинный преобразователь
Тема 4.4 Статические преобразователи
переменного тока [7.1.2, 7.1.4, 7.1.12]
постоянного
и
1 Статические преобразователи в режиме инвертора тока и инвертора
напряжения
2 Инверторы для различных углов коммутации
3 Системы широтно-импульсной модуляции. уравнение модуляции.
управление вентильным приводом
Раздел 5 Системы автоматического управления координат привода
Тема 5.1 САУ приводов постоянного тока [7.1.10, 7.1.0, 7.1.2]
1 САУ с отрицательной обратной связью по напряжению
2 САУ с отрицательной обратной связью по току
3 САУ отрицательной обратной связью по скорости
4 САУ подчиненного регулирования. САУ с полюсным управлением
Тема 5.2 САУ приводов переменного тока [7.1.2, 7.2.1, 7.1.12]
1 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по напряжению
2 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по току
3 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по скорости
4 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по магнитному потоку
5 Векторное и скалярное управление САУ по скорости синхронного
двигателя
6 Векторное и скалярное управление САУ по скорости вентильного
двигателя
4.2 Тестовые задания для промежуточного контроля студентов
Промежуточный контроль проводится по завершению учебного блока
(рейтинга) по тестовым заданиям.
Тестирование представляет собой процедуру, позволяющую объективно
установить уровень подготовки студентов в области теоретических знаний,
интеллектуальных умений, практических навыков. Тесты включают в себя
вопросы, содержащиеся в рабочей программе курса, которые выносятся на
контроль, согласно модели освоения совокупности дидактических единиц.
При составлении вопросов (заданий) для тестирования необходимо
придерживаться следующих правил:
1.
В задании должна быть ясно выражена только одна мысль.
2.
Задание представляет собой важную часть пройденной темы.
3.
Задание по трудности должен быть доступен студенту, а по
содержанию - соответствовать критериям будущей профессиональной
деятельности.
Примерный перечень тестовых заданий по дисциплине «ИУСУ
Время выполнения – 60 минут
Максимальное количество баллов- 25.
Тестовые задания по теме «Кинематика привода»
1. Поясните, что принято относить к механической части привода?
А) статор;
Б) обмотку возбуждения;
В) якорь двигателя.
2. Какой момент нагрузки принято считать реактивным?
А) момент сопротивления со знаком «+»;
Б) момент сопротивления со знаком «-»;
В) момент инерции.
3. Какой момент нагрузки принято называть активным?
А) момент сопротивления со знаком «+»;
Б) момент сопротивления со знаком «-»;
В) момент инерции.
4. При абсолютно жесткой связи элементов привода следует считать
механическую часть привода:
А) одномассовой;
Б) двухмассовой;
В) трехмассовой.
5. Основное требование к приводу подачи станка:
А) постоянство мощности;
Б) постоянство момента;
В) постоянство мощности и момента.
6. Приведение момента сопротивления к валу двигателя основано на каком
законе?
А) энергетического баланса системы;
Б) закона Ома;
В) закона Кирхгофа;
Г) закона электромагнитной индукции.
7. Приведение момента инерции к валу двигателя основано на основе какого
закона?
А) суммарный запах кинематической энергии движущихся частей привода,
отнесенный к одной оси, остается неизменным;
Б) энергетического баланса систем;
В) закона Ома;
Г) закона Кирхгофа.
8. Расчет переходных процессов графоаналитическим методом основан на
каком уравнении?
А) уравнении динамики привода;
Б) законов Кирхгофа;
В) закона Ома.
9. Каковы условия запуска САУ с полюсным управлением? Назовите
правильный ответ.
А) при помощи номинального магнитного потока;
Б) при сниженном напряжении якоря;
В) при повышенном напряжении якоря.
10. При выборе двигателя по эквивалентной мощности, что следует
проделать дополнительно?
А) проверить двигатель по моменту;
Б) установить минимальный ток;
В) установить число полюсов;
Г) установить число коллекторных пластин.
11. Чем определяется динамический момент на валу двигателя?
А) приведенным моментом инерции и ускорениями, которые испытывает
механическая часть привода;
Б) напряжением питания;
В) схемой преобразователя;
Г) типом двигателя.
12. В какой системе САУ наихудший КПД?
А) электромагнитный привод
Б) тиристорный привод;
В) частотный привод.
13. Укажите какой должна быть величина жесткости β механической
характеристики, чтобы двигатель работал устойчиво?
А) β = 0;
Б) β ˂ 0;
В) β ˃ 0.
14. Из чего складываются постоянные потери в двигателе?
А) магнитные и механические;
Б) электрические.
15. Из чего складываются переменные потери в двигателе?
А) электрические;
Б) магнитные и механические.
16. Что такое повторно-кратковременный режим работы двигателя?
А) режим, регламентированный последовательностью включения под
неизменную нагрузку и продолжительностью периодов отключения;
Б) режим, при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с
периодами отключения, за которые двигатель охлаждается до температуры
окружающей среды;
В) режим с учетом потерь на пуски торможение.
17. По какой схеме включается двигатель в конвейере?
А) взаимосвязанные величины;
Б) по схеме барабан – канаты;
В) при наличии редукторной передачи.
18. С ростом мощности привода КПД уменьшается или увеличивается?
А) увеличивается;
Б) уменьшается;
В) остается неизменным.
19. каким образом привод реализует поступательное движение? Назовите
неправильный ответ.
А) с помощью системы винт – гайка;
Б) системой канат – барабан;
В) с помощью редуктора;
Г) с помощью линейного двигателя.
20. Какой двигатель может создать линейные перемещения? Назовите
неверный ответ.
А) двигатель постоянного тока;
Б) асинхронный двигатель;
В) синхронный двигатель.
Тестовые задания по теме «Динамика привода»
1. При каком способе регулирования скорости динамическая модель
двигателя постоянного тока становится нелинейной?
А) якорном;
Б) полюсном;
В) введением сопротивления в цепь якоря;
Г) суммирование обмотки якоря.
2. Назовите правильное соотношение постоянных времени двигателя
постоянного тока.
А)
;
Б)
;
Г)
.
3. Какую передаточную функцию имеет система СИФУ?
А) пропорциональную;
Б) апериодическую;
В) колебательную;
Г) форсирующую.
4. Какую передаточную функцию имеет генератор постоянного тока?
А) колебательную;
Б) усилительную;
В) апериодическую;
Г) форсирующую.
5. Каково назначение внутренней обратной связи в двигателе при изменении
нагрузки?
А) для поддержания устойчивости двигателя;
Б) для ограничения тока;
В) для регулирования скорости;
Г) для регулирования момента.
6. В каком виде двигателей статическая ошибка равна нулю?
А) постоянного тока;
Б) асинхронного;
В) синхронного.
7. Какой передаточной функцией описывается якорь двигателя?
А) апериодическим;
Б) колебательным;
В) усилительным;
Г) интегрирующим.
8. Какой передаточной функцией описывается механическая часть
двигателя?
А) колебательным;
Б) апериодическим;
В) пропорциональным;
Г) интегрирующим.
9. Какого назначение блока задачи интенсивности в системе ТП – D?
А) для регулирования скорости;
Б) для недопущения рывка двигателя;
В) для ограничения скорости;
Г) для уменьшения времени переходного процесса.
10. Какой передаточной функцией
пренебрежении индуктивностью якоря?
А) усилительной;
Б) колебательной;
В) апериодической;
Г) форсирующей.
описывается
двигатель
при
11. Какой передаточной функцией описывается двигатель постоянного
тока с учетом индуктивности якоря?
А) колебательной;
Б) усилительной;
В) апериодической;
Г) форсирующей.
12. При каком способе регулирования скорости меньшая инерционность?
А) якорный;
Б) полюсный.
13. При каком виде обратной связи статизм будет больше нуля?
А) отрицательной обратной связи по скорости;
Б) отрицательной обратной связи по току;
В) положительной обратной связи по току;
Г) отрицательной обратной связи по напряжению.
14. При каких условиях
колебательный процесс?
А)
;
Б)
переходной
;
процесс
В)
в
.
двигателе
имеет
15. При полюсном управлении
математическая модель двигателя:
А) нелинейная;
Б) линейная;
В) инвариантная;
Г) стабилизирующая.
двигателем
постоянного
тока
16. Что является причиной нелинейности механической характеристики
ДПП?
А) реакция якоря;
Б) недогрузка двигателя;
В) перегрузка двигателя.
17. За счет чего обеспечивается плавность пуска двигателя в разомкнутой
системе?
А) за счет числа ступеней пуска;
Б) за счет уменьшения питающего напряжения;
В) за счет увеличения питающего напряжения.
18. От чего зависит точность регулирования момента в статической САУ с
обратной связью по моменту?
А) для статической системы точность момента в установившемся состоянии
зависит от коэффициента усиления разомкнутой системы;
Б) от числа ключей в преобразователе;
В) от величины граничных токов;
Г) от величины максимального тока.
19. При каком способе регулирования скорости САУ постоянного тока
получается наибольший диапазон регулирования скорости?
А) полюсное управление;
Б) якорное управление;
В) введение сопротивления в цепь якоря.
20. Какие ограничения по величине управляющего сигнала по скорости
имеют место при полюсном управлении?
А) нижний предел – номинальный магнитный верхний предел – разнос
двигателя;
Б) нижний предел – остаточный магнитный поток;
В) верхний предел – номинальный магнитный поток.
Тестовые задания по теме «Преобразователи ИУСУ»
1. Каков диапазон регулирования угла α для схемы их трех тиристоров?
А) 90°;
Б) 180°;
В) 45°;
Г) 60°;
Д) 30°.
2. Каков диапазон регулирования угла α для схемы их двух тиристоров?
А) 90°;
Б) 180°;
В) 30°;
Г) 45°;
Д) 60°.
3. При каком регулировании скорости двигателя постоянного тока
остается постоянной мощность?
А) якорное;
Б) полюсное.
4. При каком регулировании скорости двигателя постоянного тока
остается постоянным момент?
А) полюсное;
Б) якорное.
5. Как достигается реверс двигателя постоянного тока?
А) изменением полярности питания якоря;
Б) изменением напряжения на обмотке возбуждения;
В) изменением полярности на якоре и обмотке возбуждения;
Г) введением сопротивления в цепь якоря;
Д) введением сопротивления в цепь обмотки возбуждения.
6. За счет чего уменьшают пульсации выходного напряжения СИФУ?
Назовите неверный ответ.
А) введением реактора;
Б) увеличением числа тиристоров;
В) увеличением напряжения на якоре;
Г) введением сопротивления в цепь якоря.
7. Сколько тиристоров одновременно работают в системе СИФУ?
А) два;
Б) три;
В) четыре;
Г) пять;
Д) шесть.
8. Сколько ключей одновременно работают в инверторе при γ = 120°?
А) два;
Б) три;
В) четыре;
Г) пять.
9. Сколько ключей одновременно работают в инверторе при γ = 180°?
А) два;
Б) три;
В) четыре;
Г) пять;
Д) шесть.
10. При каком способе регулирования скорости ток при изменении нагрузки
не меняется?
А) якорное управление;
Б) частотное управление;
В) при питании силовой части от источника тока;
Г) при питании силовой части от источника напряжения;
Д) полюсное управление.
11. Чему равен угол сдвига по фазе опорного напряжения и синусоидального
при числе тиристоров равным 3?
А) 60°; Б) 30°; В) 45°; Г) 180°; Д) 90°.
12. Чему равен угол сдвига по фазе опорного напряжения и синусоидального
при числе тиристоров равным 6?
А) 60°; Б) 30°; В) 45°; Г) 180°; Д) 90°.
13. Как связана система управления СИФУ с силовыми ключами?
А) напрямую;
Б) с помощью согласующего трансформатора;
В) через усилитель;
Г) через тиристор.
14. Чему равна сумма углов управления при согласованном управлении при
реверсе двух групп тиристоров?
А) 90°; Б) 180°; В) 60°; Г) 45°; Д) 30°.
15. В каких пределах меняется граничный ток СИФУ?
А) 1% ;
Б) 2% ;
В) 15% ;
Г) 20% ; Д) 50% .
16. Чему равен уравнительный ток в реверсивном приводе при двух группах
раздельного управления?
А) 0
Б) 5% ;
В) 10% ;
Г) 20% ;
Д) 50% .
17. Какой параметр асинхронного двигателя следует менять при
частотном управлении?
А) активные сопротивления статорной обмотки;
Б) напряжение питания статорной обмотки;
В) активное сопротивление ротора;
Г) число пар полюсов;
Д) реактивное сопротивление ротора.
18. При какой нагрузке существуют граничные токи в СИФУ?
А) маленькой;
Б) номинальной;
В) в пусковом режиме;
Г) при реверсе;
Д) при регулировании скорости.
19. Какой основной недостаток электромагнитных преобразователей?
А) инерционность;
Б) малый коэффициент усиления;
В) громоздкость;
Г) нелинейность характеристик.
20. Какова максимальная частота коммутации в системе ШИП – D?
А)
;
Б)
;
В)
;
Г)
;
Д)
.
Тестовые задания по теме «Системы автоматического
управления координат привода»
1. За счет чего контуру регулирования координат придаются астатические
свойства?
А) за счет корректирующих звеньев;
Б) за счет введения фильтров;
В) за счет увеличения коэффициентов усиления;
Г) за счет способа регулирования.
2. Каково назначение нелинейного элемента в цепи обратной связи по току?
А) снижение пульсаций;
Б) ограничение скорости;
В) повышение устойчивости систем.
3. Назначение САУ скорости с отрицательной обратной связью по
напряжению:
А) для регулирования тока;
Б) для компенсации потерь скорости при падении напряжения в силовой
цепи;
В) для ограничения тока;
Г) для стабилизации линейного потока.
4. Какой передаточной функцией описывает двигатель при пренебрежении
его инертности?
А) усилительной;
Б) апериодической;
В) колебательной;
Г) форсирующей.
5. Какой вид обратной связи увеличивает быстродействие по моменту?
А) – ОС по скорости;
Б) – ОС по току;
Г) + ОС по току.
6. Назначение адаптивного регулятора тока:
А) позволяет линеаризовать режим прерывистых токов;
Б) стабилизирует скорость вращения;
В) стабилизирует ток.
7. При полюсном управлении при изменении скорости меняется ли ток
якоря?
А) да;
Б) нет.
8. При каком способе регулирования скорости асинхронной САУ наибольший
диапазон регулирования скорости?
А) частотном;
Б) изменением напряжения на статоре;
В) изменением числа пар полюсов;
Г) Изменением активного сопротивления ротора;
Д) изменением реактивного сопротивления обмотки статора.
9. При регулировании скорости асинхронного привода каким образом можно
работать при моменте больше максимального?
А) при наличии обратной связи;
Б) за счет изменения активного сопротивления в цепи статора;
В) за счет снижения напряжения на статоре.
10. Какая система организует точный останов?
А) замкнутая система с обратной связью по перемещению;
Б) разомкнутый привод.
11. Какая система имеет обратную связь по изменению возмущения?
А) статическая;
Б) астатическая;
В) инвариантная.
12. При каких условиях систему ШИП можно считать аналоговой?
А) в случаях, когда в паузе ток не равен нулю;
Б) при малых частотах коммутации;
В) при больших частотах коммутации.
13. Почему при полюсном управлении в цепи обмотки возбуждения нельзя
ставить предохранители?
А) при сгорании предохранителей двигатель идет в разнос;
Б) при сгорании предохранителей двигатель останавливается;
В) двигатель продолжает работать в заданном режиме.
14. Какой тип датчика используется в замкнутых САУ по скорости?
А) активные сопротивления в силовой цепи;
Б) тахогенератор;
В) трансформатор тока.
15. Что такое ток отсечки в приводе?
А) ток, при котором включается защита двигателя по току;
Б) граничный ток;
В) номинальный ток.
16. Каким образом статическая система превращается в астатическую?
А) за счет введения корректирующих звеньев;
Б) за счет увеличения коэффициента усиления регулятора;
В) за счет увеличения числа силовых ключей.
17. При каком управлении в САУ скорости можно обеспечить постоянство
тока при изменении нагрузки?
А) якорное управление;
Б) полюсное управление;
В) введение сопротивления в цепь якоря.
18. При каком количестве регуляторов можно обеспечить подчинение
регулирования? Выберите неверный ответ.
А) 1;
Б) 2;
В) 3;
Г) 4;
Д)5.
19. По каким критериям оценивается устойчивость САУ? Выберите
неверный ответ.
А) Михайлова;
Б) Гурвица;
В) Найквиста;
Г) закона электромагнитной индукции.
20. Какое максимально допустимое перерегулирование допускается в САУ?
А) 18÷30%;
Б) 30÷50%;
В) 50÷70%;
Г)70÷80%.
4.3 Перечень практических заданий для промежуточного и итогового
контроля
Для промежуточного и итогового контроля оценки знаний учащихся
предполагается
выполнение
контрольной
работы
по
теме:
«Расчет
разомкнутого привода постоянного тока». Целью контрольной работы
является закрепление знаний методики расчета статических и динамических
характеристик разомкнутого привода постоянного тока. Для выполнения
контрольной работы берутся данные двигателя постоянного тока серии П,
указанные в приложении согласно последнему номеру зачетной книжки
студента.
Методические
указания
по
выполнению
контрольной
работы
представлены ниже в настоящем УМКД.
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ:
«РАСЧЕТ РАЗОМКНУТОГО ПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА»
Исходные данные
Двигатель П32
U  220
Pn  1000
n  1000
In  5.7
Rя  3.17
R0  Rя
Rпар  358
Nя  1440
a  1
W  3600
F  0.0043
Iв  0.49
nдоп  2000
J  0.116
p  2
1. Расчет статических характеристик двигателя
Схема подключения двигателя при расчете статических характеристик
Расчет конструктивных коэффициентов
Ce 
p  Nя
60a
Ce  48
p  Nя
Cm 
2 a
Cm  458.366
c  Cm F
c  1.971
(при постоянном магнитном потоке)
w0 
U
c
w0  111.62

100
wn  2  n 

60
3
wn  104.72
Построение естественной механической характеристики ДПТ
wтеор ( M)  w0  M
Rя
c
Mn 
2
Pn
wn
Mn  9.549
z  0 w0
wn  w0
w( M) 
 M  w0
Mn
150
w( M )
wтеор ( M )
100
wn
z
50
0
0
2
4
6
M  M  M  Mn
Построение искусственных характеристик
w( F  M  U  Rя ) 
U
Cm F
 M
Rя
( Cm F)
2
При введениии дополнительного сопротивления в цепь якоря
8
10
150
w( F  M  U  Rя )
100
w( F  M  U  Rя  0.1 Rя )
w( F  M  U  Rя  0.2Rя )
50
0
0
20
40
60
80
M
При отклонении питающего напряжения от номинального
150
w( F  M  U  Rя )
100
w( F  M  U 0.9  Rя )
w( F  M  U 0.8  Rя ) 50
0
0
20
40
60
80
60
80
M
При изменении магнитного потока
300
w( F  M  U  Rя )
200
w( F 0.7  M  U  Rя )
w( F 0.5  M  U  Rя ) 100
0
0
20
40
M
2. Расчет динамических характеристик двигателя постоянного тока
Расчет переходных процессов при пуске
Расчет пусковых сопротивлений для ограничения якорного тока при пуске двигателя
графическим методом
Принимаем
Im  2.2 In
максимальное значение тока
Ip  1.131 In
значение тока, при котором происходит выключение следующего сопротивления
wv( I  x0 y0 x1 y1) 
y1  y0
x1  x0
w1( I)  wv( I  0 w0 Im 0)
 ( I  x0)  y0
w2( I)  wv( I  0 w0 Im w1( Ip) )
w3( I)  wv( I  0 w0 Im w2( Ip) )
w( I)  wv( I  0 w0 In  wn)
z  0 w0
d
w( x)
dx
w3( Ip)  w( 0)
kw( x) 
Imz 
kw( 1)
Imz  12.528
100
w1( I)
w2( I) 80
w3( I)
w( I)
60
w0
z
z
40
z
20
0
2
0
4
6
8
I  I  I  I  I  Ip  Im  In
Given
Rя  R1
w0  w3( Ip)
Rя
w0  w( Ip)
Rя  R1  R2 w0  w2( Ip)
Rя
w0  w( Ip)
Rя  R1  R2  R3 w0  w1( Ip)
Rя
w0  w( Ip)
2.9902764493193971801


Find ( R1  R2  R3)   5.8225778287554691287 


 11.325969251336898394 
 R1   2.9902764493193971801 
 R2    5.8225778287554691287 
  

 R3   11.325969251336898394 
Построение зависимостей w=f(t), I=f(t) при пуске двигателя
R0  3.17
R1  2.99
R2  5.823
R3  11.326
Первая ступень пуска
10
12
Rя  R0  R1  R2  R3
J Rя
Tm 
2
c
Im  In 
t1  Tm ln

 Ip  In 
wst  0
wn'  w1( In)
t
i1( t)  In  ( Im  In)  e
Tm
15
i1( t )
Im
10
Ip
5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
t
t 
t


Tm 
Tm
w1( t)  wn'  1  e
  wst e
wk  w1( t1)
tp1  t1
100
w1( t )
wn'
50
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
t
Вторая ступень пуска
Rя  R0  R1  R2
J Rя
Tm 
2
c
wst  wk
wn'  w2( In)
Im  In 
t1  Tm ln

 Ip  In 
i2( t)  In  ( Im  In)  e
t
Tm
1
1.2
1.4
15
i2( t )
Im
10
Ip
5
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
t
t 
t



Tm
Tm
w2( t)  wn'  1  e
  wst e
wk  w2( t1)
tp2  t1
100
w2( t ) 80
wn'
60
40
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
t
Третья ступень пуска
Rя  R0  R1
J Rя
Tm 
2
c
Im  In 
t1  Tm ln

 Ip  In 
wst  wk
wn'  w3( In)
t
i3( t)  In  ( Im  In)  e
Tm
15
i3( t )
Im
10
Ip
5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
t
t 
t



Tm
Tm
w3( t)  wn'  1  e
  wst e
wk  w3( t1)
tp3  t1
0.25
0.3
0.35
0.4
w3( t )
90
wn'
80
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.35
0.4
0.4
t
Заключительная ступень пуска
Rя  R0
J Rя
Tm 
2
c
t1  Tm ln
wst  wk
Im  In


 1.01In  In 
t
i4( t)  In  ( Imz  In)  e
Tm
15
i4( t )
Im
Ip
10
In
5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.45
t
t 
t



Tm
Tm
w4( t)  wn  1  e
  wst e
tp4  t1
105
w4( t )
wn
100
95
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
t
Построение кривых пуска двигателя
a1( t)  if ( t  0 w1( t)  0)
a2( t)  if ( t  tp1 w2( t  tp1)  a1( t) )
a3( t)  if ( t  tp1  tp2 w3( t  tp1  tp2)  a2( t) )
w( t)  if ( t  tp1  tp2  tp3 w4( t  tp1  tp2  tp3)  a3( t) )
0.3
0.35
0.4
0.45
150
w( t ) 100
wn
50
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
t
a1( t)  if ( t  0 i1( t)  0)
a2( t)  if ( t  tp1 i2( t  tp1)  a1( t) )
a3( t)  if ( t  tp1  tp2 i3( t  tp1  tp2)  a2( t) )
i( t)  if ( t  tp1  tp2  tp3 i4( t  tp1  tp2  tp3)  a3( t) )
15
i( t )
In
10
5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
t
Расчет переходных процессов двигателя при торможении
Элемент якорной цепи
схемы при динамическом торможении
Построение механической характеристики двигателя в режиме динамического
торможения
wn  w0
w( M)  if  M  0
 M  w0 0
Mn


Mнач  2.2 Mn
wn
Wт( M) 
M
Mнач
M  Mнач  Mнач  0.05 Mn 1.1
z  0 w0 1.1
w( M )
100
Wт( M )
wn
50
z
z
0
25
20
15
10
5
0
5
10
15
M  M  M  M n  M нач
Построение зависимостей w=f(t), I=f(t) при динамическом торможении двигателя
Iнач  In 2.2
c wn
Rt 
 Rя
Iнач
Rt  13.289
Расчет тока
Rя  R0  Rt
J Rя
Tm 
2
c
Pn
Mn 
wn
Mn  Rя
w 
2
c
w  40.46
 wn  w 
t1  Tm ln

 w 
Ist  Iнач
Ist  12.54
Расчет скорости
t
i( t)  In  ( In  Ist)  e
Tm
t
w( t)  w   w  wn  e
Tm
150
100
i( t )
w( t )
50
0
50
0
0.1
0.2
0.3
0.4
t
3. Динамическая модель двигателя при якорном управлении
Уравнение баланса напряжений якорной цепи
u
d
e  iя Rя  Lя iя
dt
0.5
0.6
Основное уравнение динамики электропривода
Mв  Mс
I
d
w
dt
Зависимость электромагнитного момента вращения от тока якоря
Cm iя
Mв
Зависимость Э.Д.С. реакции якоря от оборотов
e
Cm w
Преобразуем уравнения следующим образом
U
d
iя Rя  Lя iя
dt
Ue
M
J
U
M
d
w
dt
Mв  Mс
Представим, что каждому из уравнений соответствует некоторое динамическое звено с
определенными входными и выходными параметрами
Lя 
30 U 0.4
 p  n  In
Rя  R0
Lя
T1 
Rя
1
K1 
Rя
W1( s ) 
W2( s )  c
W3( s ) 
K1
T1 s  1
1
J s
W4( s )  c
Структурная схема динамической модели двигателя при якорном управлении
Kэкв
Wэкв( s )
2
Tэ Tм  s  Tм  s  1
Tэ 
Lя
Rя
Tэ  0.023
Rя  J
Tм 
2
c
Tм  0.095
1
Kэкв 
c
Kэкв  0.507
4.4 Итоговый контроль
По
окончании
курса
итоговый
контроль
проводится
по
экзаменационным билетам.
Экзаменационный билет формируется на основе п.п. 4.4.1 – 4.4.3 и
содержит три теоретических и один-два практических вопроса.
Экзаменационные билеты подлежат ежегодной актуализации. При
изменении содержания дисциплины и контрольных вопросов, формируется
новый комплект билетов. В случае если при ежегодном пересмотре,
содержание билетов признано актуальным, на бланке билета проставляется
соответствующая отметка в виде даты актуализации и подписи лектора. Срок
актуальности комплекта билетов – не более 5 лет.
Билеты хранятся на кафедре отдельно от УМКД в папке, свободный
доступ к которой ограничен.
Примерные экзаменационные вопросы к экзамену по дисциплине
«ИУСУ»
1 Системы с промежуточным регулятором
2 Системы с независимым регулятором обратных связей
3 Что такое подчиненное регулирование?
4 Что такое статические системы?
5 Что такое инвариантные системы?
6 Что такое позиционные системы?
7
Кинематическая
и
расчетная
схемы
механической
части
электропривода. Процесс приведения схем
8 Правила приведения моментов инерции и поступательно движущихся
масс
9 Правила приведения упругих деформаций
10 Приведение скоростей, моментов и усилий
11 Учет направления потока энергии
12 Правила начертания расчетных схем
13 Уравнение динамики
14 Виды моментов в кинематике привода
15 Приведение моментов к валу двигателя
16 Одномассовые системы
17 Двухмассовые системы
18 Трехмассовые системы
19 Графическое построение и расчет переходных процессов на основе
уравнения динамики.
20 Уравнения переходных процессов двигателей постоянного тока без
учета индуктивности якоря
21 Уравнения переходных процессов двигателя с учетом переходных
процессов в четырех режимах работы для тока и скорости
22 Передаточные функции двигателя с якорным управлением
23 Передаточные функции двигателя с полюсным управлением
24 Динамические модели двигателей для различного вида возбуждения
25 Динамическая модель двигателя при постоянстве тока нагрузки
26
Динамическая
модель
асинхронного
двигателя
в
линейном
изображении
27 Динамическая модель асинхронного двигателя в нелинейном
изображении
28 Динамическая модель асинхронного двигателя в различных режимах
его работы
29 Дифференциальные уравнения синхронного двигателя
30 Структурная схема синхронного двигателя
31 Передаточная функция синхронного двигателя
32 Принцип действия СИФУ
33 Структурная и функциональная схемы
34 Диаграммы напряжений
35 Схемы реверса СИФУ
36 Динамика СИФУ
37 Расчет основных параметров схемы СИФУ. мостовые схемы и схемы
с общим нулем
38 Принцип действия ШИП
39Структурная схема ШИП
40 Схемы реверса ШИП
41 Расчет основных параметров ШИП
42 Динамика ШИП
43 Силовые ключи ШИП
44 Особенности работы ШИП
45 Система генератор-двигатель
46 Система электромашинный генератор-двигатель
47 Система магнитный усилитель-двигатель
48 Частотный электромашинный преобразователь
50 Статические преобразователи в режиме инвертора тока и инвертора
напряжения
51 Инверторы для различных углов коммутации
52 Системы широтно-импульсной модуляции. уравнение модуляции.
управление вентильным приводом
53 САУ с отрицательной обратной связью по напряжению
54 САУ с отрицательной обратной связью по току
55 САУ отрицательной обратной связью по скорости
56 САУ подчиненного регулирования. САУ с полюсным управлением
57 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по напряжению
58 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по току
59 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по скорости
60 Частотное управление САУ асинхронным двигателем с обратными
связями по магнитному потоку
61 Векторное и скалярное управление САУ по скорости синхронного
двигателя
62 Векторное и скалярное управление САУ по скорости вентильного
двигателя