Векторне керування електродвигунами змінного струму

Мета вивчення дисципліни – вивчення математичних моделей електричних двигунів змінного струму, загальних принципів побудови скалярних і векторних систем керування електроприводами змінного струму, методів синтезу параметрів контурів регулювання струму, моменту, швидкості, магнітного потоку; формування вміння розробляти і експлуатувати новітні системи векторного керування електричними двигунами змінного струму, проводити наукові дослідження в галузі електромеханічних систем змінного струму.
Практичне значення та використання отриманих знань – здатність використовувати основні методи системного аналізу, закономірності і принципи побудови, функціонування та розвитку систем векторного керування електричними двигунами змінного струму для аналізу та синтезу векторних систем керування електричними двигунами змінного струму, вміння використовувати результати аналізу математичних моделей електричних двигунів змінного струму для синтезу векторних систем керування двигунами змінного струму для підвищення енергетичної ефективності процесів перетворення електричної енергії в механічну енергію і навпаки, для підвищення надійності та збільшення терміну експлуатації енергетичного, електротехнічного та електромеханічного обладнання.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція №1. «Введення в теорію електроприводу змінного струму».
Лекція №2. «Рівняння зв'язку миттєвих значень напруги, струму і потокозчеплення в асинхронному двигуні».
Лекція №3. «Поняття просторового вектора».
Лекція №4. «Основні системи координат та їх взаємний зв'язок».
Лекція №5. «Електромагнітний момент асинхронного двигуна».
Лекція №6. «Математична модель асинхронного двигуна».
Лекція №7. «Структурна схема електроприводу із асинхронним двигуном в системі координат «х-у», у якої вісь "х" направлена по вектору повного потокозчеплення ротора».
Лекція №8. «Оптимізація параметрів електропривода з векторним керуванням струмом статора асинхронного двигуна».
Лекція №9. «Принцип векторного керування двигунами змінного струму».
Лекція №10. «Система регулювання швидкості електроприводу з асинхронним двигуном та з векторним керуванням струмом статора при безпосередньому вимірюванні магнітного потоку».
Лекція №11. «Перетворювач частоти з автономним інвертором напруги та з керованим випрямлячем».
Лекція №12. «Перетворювач частоти з автономним інвертором напруги та з векторною широто-імпульсною модуляцією».
Лекція №13. «Перетворювачі частоти з автономним інвертором струму. Частото-струмове керування АД».
Лекція №14. «Пряме керування моментом асинхронного двигуна».
Лекція №15. «Визначення швидкості електроприводу змінного струму без використання датчиків швидкості».

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Визначення параметрів еквівалентної схеми АД».
Мета заняття: вивчення методики визначення параметрів еквівалентної схеми АД.

Практичне заняття №2 «Функціональна схема системи регулювання швидкості валу АД при векторному керуванні струмом статора АД».
Мета заняття: вивчення функціональної схеми системи регулювання швидкості валу АД при векторному керуванні струмом статора асинхронного двигуна.

Практичне заняття №3 «Визначення параметрів структурної схеми системи регулювання струму статора АД».
Мета заняття: вивчення методики визначення параметрів структурної схеми системи регулювання струму статора АД.

Практичне заняття №4 «Визначення параметрів структурної схеми системи регулювання швидкості валу АД».
Мета заняття: вивчення методики визначення параметрів структурної схеми системи регулювання швидкості валу АД.

Практичне заняття №5 «Визначення залежності модуля просторового вектора повного потокозчеплення обмотки ротора від кутової частоти напруги на обмотці статора».
Мета заняття: вивчення методики визначення залежності модуля просторового вектора повного потокозчеплення обмотки ротора від кутової частоти напруги на обмотці статора.

Практичне заняття №6 «Визначення модуля напруги на обмотці статора при максимальному значенні кутової частоти».
Мета заняття: вивчення методики визначення модуля напруги на обмотці статора при максимальному значенні кутової частоти, при який вал двигуна може обертатися з заданою максимальною кутовою швидкість при заданому максимальному значенні струму в обмотці статора.

Практичне заняття №7 «Моделювання системи двозонного регулювання швидкості».
Мета заняття: вивчення блок-схеми математичної моделі системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму. Аналіз результатів моделювання системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму.

Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Установча лекція №1. «Поняття просторового вектора».

Установча лекція №2. «Структурна схема електроприводу із асинхронним двигуном в системі координат «х-у», у якої вісь "х" направлена по вектору повного потокозчеплення ротора».

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Моделювання системи двозонного регулювання швидкості».
Мета заняття: вивчення блок-схеми математичної моделі системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму. Аналіз результатів моделювання системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти

Розрахунково-графічна робота
Мета розрахунково-графічної роботи: закріплення знань з основних положень теорії векторного керування електричними двигунами змінного струму.
Здобувач освіти отримує завдання на першому в семестрі практичному занятті.
Пояснювальна записка містить 30-35 сторінок. Кількість розділів – 8. Графічна частина – немає.
Змістовна послідовність виконання розрахунково-графічної роботи:
1. Розрахунок параметрів еквівалентної схеми АД».
2. Розробка функціональної схеми системи регулювання швидкості валу АД при векторному керуванні струмом статора АД.
3. Розрахунок параметрів структурної схеми системи регулювання струму статора АД.
4. Розрахунок параметрів структурної схеми системи регулювання швидкості валу АД.
5. Розрахунок залежності модуля просторового вектора повного потокозчеплення обмотки ротора від кутової частоти напруги на обмотці статора.
6. Розрахунок модуля напруги на обмотці статора при заданому максимальному значенні кутової швидкості і при заданому максимальному значенні струму в обмотці статора.
7. Моделювання системи двозонного регулювання швидкості.
8. Аналіз результатів моделювання системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму.
Захист розрахунково-графічної роботи – на останньому навчальному тижні семестру.

Для заочної форми здобуття освіти

Розрахунково-графічна робота
Мета розрахунково-графічної роботи: закріплення знань з основних положень теорії векторного керування електричними двигунами змінного струму.
Здобувач освіти отримує завдання на першому в семестрі практичному занятті.
Пояснювальна записка містить 30-35 сторінок. Кількість розділів – 8. Графічна частина – немає.
Змістовна послідовність виконання розрахунково-графічної роботи:
1. Розрахунок параметрів еквівалентної схеми АД».
2. Розробка функціональної схеми системи регулювання швидкості валу АД при векторному керуванні струмом статора АД.
3. Розрахунок параметрів структурної схеми системи регулювання струму статора АД.
4. Розрахунок параметрів структурної схеми системи регулювання швидкості валу АД.
5. Розрахунок залежності модуля просторового вектора повного потокозчеплення обмотки ротора від кутової частоти напруги на обмотці статора.
6. Розрахунок модуля напруги на обмотці статора при заданому максимальному значенні кутової швидкості і при заданому максимальному значенні струму в обмотці статора.
7. Моделювання системи двозонного регулювання швидкості.
8. Аналіз результатів моделювання системи двозонного регулювання швидкості валу двигуна змінного струму.
Захист розрахунково-графічної роботи – під час залікової сесії.

Контрольна робота
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 20 тестових теоретичних питань, та 3 задачі.
Обсяг відповіді на 20 тестових теоретичних питань не менше 2 сторінок машинописного тексту. Обсяг відповіді на 3 задачі має бути не менше, ніж 5 сторінок машинописного тексту.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні
1) 7 поточних завдань за тематикою практичних занять, кожне з яких оцінюється у 5 балів.
2) розрахунково-графічної роботи. Бездоганне виконання оцінюються у 10 балів. Захист роботи – 5 балів.
3) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп’ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 25 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач освіти – 100 балів. Для отримання заліку достатньо 60 балів.

Для заочної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні
1) виконання практичного завдання за тематикою практичних занять, яке оцінюється у 20 балів.
2) розрахунково-графічної роботи. Бездоганне виконання розрахунково-графічної роботи оцінюються у 20 балів. Захист роботи – 10 балів.
3) контрольної роботи. Контрольна робота складається з теоретичної і практичної частин. Бездоганне виконання та захист контрольної роботи становить 50 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач освіти – 100 балів. Для отримання заліку достатньо 60 балів.