Длительность фронта и спада коллекторного тока силового ключа в паспортных данных силового модуля:
с;
с;
Определяем оптимальную частоту коммутации ШИП:
,Гц (2.16)
где для ШИП с симметричным законом коммутации;
, (2.17)
Принимаем частоту коммутации Гц.
2.4.4 Определение постоянных и базовых величин, необходимых для расчетов электромагнитных нагрузок энергетического канала.
Конструктивная постоянная двигателя:
, В·с/рад (2.18)
Базовая скорость:
, рад/с (2.19)
Базовый ток:
, А (2.20)
Базовый момент:
, Н·м (2.21)
Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинально режиме:
, (2.22)
Относительная скорость в номинальном режиме:
, рад/с (2.23)
,
Относительная электромагнитная постоянная времени:
. (2.22)
где Т – период коммутации,
с. (2.24)
На естественной механической характеристике ДПТ для максимального тока двигателя в динамическом режиме (А) определяем частоту вращения:
, рад/с (2.25)
Определим относительное значение этой скорости:
, рад/с (2.26)
2.4.5 Среднее значение тока двигателя,
,А (2.27)
, А (2.28)
2.4.6 Действующее значение тока двигателя
, (2.29)
где ;
,А (2.30)
2.4.7 Значение среднего тока транзисторного ключа при максимальном токе двигателя составит
, (2.31)
,А (2.32)
2.4.8 Действующее значение тока транзисторного ключа.
, (2.33)
, А (2.34)
2.4.9 Среднее значение тока шунтирующего диода
(2.35)
,А (2.36)
2.4.10 Значение действующего тока шунтирующего диода
,(2.37)
,А (2.38)
2.4.11 Определим потери энергии в силовом транзисторном ключе.
, Вт (2.39)
где:
(2.40)
(2.41)
сопротивление насыщенного ключа:
, (2.42)
Полученная величина потерь меньше допустимой мощности рассеяния на коллекторе силового IGBT-модуля.
, (2.43)
2.4.12 Определение потерь мощности в шунтирующем диоде.
,Вт (2.44)
2.4.13 Максимальную температуру структуры диода определяют из условия, что температура окружающей среды не превышает ºС.
,ºС (2.45)
Так как ºС, то требуется дополнительное охлаждение диодов для обеспечения соответствующих температурных режимов.
2.4.14 Расчет суммарных дополнительных потерь в системе ШИП – ДПТ в относительных единицах производится по выражению:
, (2.46)
.
2.4.15 Абсолютные дополнительные потери определяют, как
, Вт (2.47)
2.4.16 Основные потери в цепи якоря двигателя составляют
, Вт. (2.48)
2.4.17 Потери мощности в цепи якоря двигателя.
, Вт (2.49)
.
2.5 Расчет основных статических параметров двигателя.
2.5.1 Сопротивление якорной цепи в нагретом состоянии.
, Ом (2.50)
где tном – температура двигателя в номинальном режиме работы, ºС; tхол – температура двигателя в не нагретом состоянии, ºС; α – температурный коэффициент сопротивления, для медной обмотки . . 1/ºС.
2.5.2 Жесткость естественной механической характеристики.
, Н·м·с (2.51)
.
где º - угол наклона естественной механической характеристики к оси ω.
2.5.3 Скорость идеального холостого хода для естественной механической характеристики составит:
, Об/мин (2.52)
.
2.5.4 Момент короткого замыкания.
, Н·м. (2.53)
2.5.5 Ток короткого замыкания.
, А (2.54)
Построим естественную электромеханическую и механическую характеристики ДПТ
; (2.55)
Рисунок 4 – Статическая электромеханическая характеристика ДПТ.
----угловая скорость при номинальном моменте
угловая скорость при изменении статического момента
