Схема автоматического регулирования продолжительности выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры (стр. 15 из 24)
;(6.46)
; 
; 
.Построим по системе (6.46) статические характеристики для двух скоростей
и 
. Результаты расчета представлены в виде графиков (рис. 6.11, 6.12).6.5 Проверка электродвигателя по нагревупри работе на нижней скорости
Известно, что у само вентилируемых двигателей ухудшаются условия охлаждения при снижении частоты вращения. Поэтому необходимо проверить, соблюдаются ли условия по нагреву при работе на нижней скорости диапазона регулирования. Расчет допустимого момента по условиям нагрева будем
производить по методике, изложенной в [8].
Известно, что лимитирующей по нагреву частью асинхронного короткозамкнутого двигателя в установившемся режиме является изоляция обмотки статора. Среднее установившееся превышение температуры обмотки статора может быть определено по методу эквивалентных потерь, согласно которому уравнение теплового баланса записывается следующим образом:
, (6.47)где: τ∞ – установившееся превышение температуры статора;
– теплоотдача, зависящая от угловой скорости; 
– коэффициенты внешнего подогрева, учитывающие долю внешних потерь, участвующих в нагревании обмотки статора, в общем случае зависящие от скорости. 
, (6.48) 
, (6.49) 
, 
.Распишем выражения для ΔPM1, ΔPM2, ΔPcm:
(6.50) 
; (6.51) 
, (6.52)где: ΔPсmвн – номинальные потери в стали на вихревые токи;
φ – относительное значение потока;
ΔPсmгн – номинальные потери в стали на гистерезис.
Перепишем (6.42) в виде:
. (6.53)Для номинального режима уравнение (6.53) примет вид:
,или
, (6.54)где: hτ – доля эквивалентных греющих потерь при номинальном режиме.
Поделив почленно (6.53) на (6.54), получим уравнение теплового баланса при частотном управлении в относительных единицах:
(6.55)Примем допущение [8]:
, (6.56)где: μ – относительное значение момента.
Подставим (6.56) в (6.55) и выразим μ:
. (6.57)Определим значения постоянных коэффициентов:
; 
; 
;
; 
; 
.Примем из [8]
, тогда: 
, 
.Выразим из (6.21) формулу для определения относительного тока намагничивания im:
. (6.58)Т.к. электропривод работает в установившемся режиме с нагрузками меньше номинальной, то примем φ=im.
Запишем выражение для
– коэффициент изменения теплоотдачи: 
,где: λ0 – коэффициент теплоотдачи для неподвижного двигателя. Примем λ0=0.4 из [8]. Запишем систему уравнений для определения μ:
(6.59)
; 
; ;По системе уравнений (8.37) построим зависимость допустимого по
нагреву момента от частоты питающего напряжения, приняв
. Результаты расчета представлены в виде графика на рис. 6.13. Определим, какой допустимый момент можно иметь с АД на нижней скорости диапазона регулирования. 
. Из рис. 6.13 видно, что μ( )≈0.7. 
.Следовательно, данный двигатель удовлетворяет условиям нагрева, т. к. Мдоп>Мсm=5.1H·м
7. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
7.1 Моделирование динамики технологической установки
Упрощенная структурная схема электропривода представлена на рис. 7.1. Полная структурная схема представлена в графической части (лист 4). Схема управления электроприводом обеспечивает автоматическое регулирование скорости вращения электродвигателя и коррекцию скорости вращения по температуре во второй зоне пекарной камеры. Сигнал задания температуры и задания скорости задаются задатчиками температуры (ЗТм) и скорости (ЗС). Датчик температуры (ДТм) измеряет температуру (Тм) во второй зоне пекарной камеры и преобразует ее в в сигнал обратной связи по температуре с коэффициентом kотм. Регулятор температуры (РТм) формирует закон коррекции по разности сигналов задания и обратной связи. Устройство ограничения У01 ограничивает сигнал с выхода регулятора температуры на заданном уровне. На вход задатчика интенсивности поступает сумма сигналов задания скорости Uзс и коррекции температуры Uктм. Задатчик интенсивности формирует сигнал задания скорости
, контролируя интенсивность его нарастания Применение ЗИ необходимо для обеспечения плавного пуска электропривода с контролируемым ускорением. Система управления преобразователя частоты формирует сигналы задания амплитуды напряжения UзU и угловой скорости Uω. Устройство ограничения У01 ограничивает сигнал с выхода регулятора тока (РТ) на уровне допустимого. Сигнал необходимо ограничивать из-за условия ограничения электродвигателя по напряжению. Силовая схема преобразователя частоты (УН, УЧ) представлена безынерционными звеньями (kU, kω), т.к. система управления реализуется на микропроцессорном контроллере с высоким быстродействием, а силовые ключи коммутируют с высокой частотой (5 кГц). Структурная схема асинхронного электродвигателя (графическая часть: лист 4) описывается системой дифференциальных уравнений в операторной форме (6.29). Произведем расчет постоянных времени электродвигателя по уравнениям (6.28): 
, 
, 
, 
.Колебания температуры в зонах пекарной камеры возникает при начальной загрузке печи, когда происходит интенсивное поглощение тепла тестовыми заготовками. Т.к. процессы теплообмена высокоинерционные, то быстро компенсировать изменение температуры невозможно из-за ограниченной величины напряжения, прикладываемого к электронагревателям. Но с другой стороны, для создания оптимального режима выпечки компенсирование изменения температуры можно произвести изменением продолжительности времени выпечки, т.к. этот контур регулирования обладает высоким быстродействием. Также возмущающим воздействием для температуры в пекарной камере является изменение состава тестовых заготовок.