Файл: Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 55

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис. IV-7. Однополупериодный магнитный усилитель с управлением переменным током:

а — схема; б — петля гистерезиса; в — напряжение; г — поток; д — ток; ЦУ — цепь управления; ЦН — цепь нагрузки; В н — индукция насыщения; Н — коэрцитивная сила

Рис. IV-8. Однополупериодный магн'итный усилитель-с однооб­ моточным дросселем

Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 65

На участке 12 поток был неизменным; начиная с точки 2 пор ток уменьшается, а ток управления постоянен. Избыток напряже­ ния источника питания над омическим падением напряжения уравновешивается э. д. с. самоиндукции еу , возникающей в уп­ равляющей обмотке дросселя при изменении потока. Для участ­ ка 23 справедливо следующее уравнение:

- Wy- ^ -

= Uy.hiaKCs i n e > t - - ^ _ R r

(IV-13)

at

wy

 

Характер изменения потока на участке 2—3 определяется ин­ тегрированием заштрихованной части отрицательной полуволны напряжения на рис. IV-7, в, опреде­

ляемой уравнением (IV-13):

Ф = ---- j

( ^ у .м а к с sin «о t —

— -^cLRy )dt =

Wy

/

= U2*ss£cas<ot + % J-RJ+C. (IV-14)

<0WУ

Wy

Постоянная интегрирования С мо­ жет бытьопределена, из условия, что в момент времени /2-поток Ф ра­ вен потоку насыщения Ф„ (здесь не вычисляется).

Из уравнения (IV-14) видно, что кривая потока имеет косинусоидаль­ ный характер и сдвинута по оси ор­ динат на величину С с добавленным

•линейным слагаемым в виде второго члена равенства. Изменение потока заканчивается в точке 3, где

избыток напряжения источника питания исчерпан.-:С .этой.точки начинается уменьшение тока управления (рис.. IV-7, в, д). Точки 2 и 3 расположены симметрично, на полуволне .напряжения, not-

этому момент времени ^з, соответствующий,

у.очке 5, выражается

как

(IV-15)

t3 = — — t2.

Ш

 

Управляющий отрицательный полупериод заканчивается в точке 4. Далее начинается рабочий положительный полупериод: В этом полупериоде на участке 45 поток постоянен, цепь рабо­ чей обмотки активна и ток нагрузки изменяется от нуля до очень небольшой величины, следуя синусоидальному закону

Ер маке :sin(o f

иR*

5 Заказ 1771


66 Сеточное управление ртутными выпрямителями

где Uр.макс— амплитуда питающего напряжения цепи нагрузки; Rn— сопротивление нагрузки.

Время h —U от начала рабочего полупериода до момента на­ чала изменения потока ничтожно мало. Это объясняется тем, что ток намагничивания дросселя составляет тысячные или сотые доли максимального тока цепи нагрузки, протекающего при на­ сыщении дросселя.

П р и м ер. Коэрцитивная

сила дросселя

с тороидальным

сердечником,

выполненным из сплава 50НП,

равна

0,25 э,

средняя длина

мягнитопрово-

д а — 27 см, число витков

рабочей обмотки — 1900, 'нагрузочное

сопротивле­

ние— 500 ом, амплитуда

питающего напряжения— бр.макс = 425 в.

Ток намагничивания в точке 5, рис. IV-7, д

 

 

 

НС1

0,4 тс-0,25-27

= 0,0045 а.

 

 

Wp

 

1900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

425

 

 

 

Максимальный ток нагрузки / н.макс

^ = ° ’85 а

 

 

г'н5

.0,0045

0,0053.

 

 

 

 

 

=

 

 

Аьмакс

0,85

 

 

 

На участке 5—6 происходит изменение потока, ток

рабочей

цепи постоянен, питающее напряжение уравновешивается э. д. с, самоиндукции рабочей обмотки.

В точке 6 дроссель насыщается (угол насыщения 0= со4), ток рабочей цепи увеличивается скачкообразно до значения, опреде­ ляемого сопротивлением нагрузки и напряжением питания (рис. IV-7, д), и далее меняется по синусоидальному закону. При этом питающее напряжение уравновешивается падением напряжения

всопротивлении нагрузки. Рабочий полупериод заканчивается-

вточке 8.

Изменение величины сопротивления Ry приводит к измене­ нию заштрихованной части управляющей полуволны напряжения на рис. IV-7, в, и, следовательно, к смещению точек 3, 4, 5 по оси ординат на рис. IV-7, б, г.

В результате меняется угол насыщения 0. Чем меньше сопро­ тивление Ry , тем больше угол 0, и наоборот.

Найдем зависимость угла 0 от конструктивных параметров дросселя и от величины регулируемого управляющего сопротив­

ления Ry .

потока за

управляющий полупериод

 

Изменение

 

 

 

 

 

 

 

t,

н с1

 

Д Ф

-

1

eydt = —

И

U у. макс §in ш t

dt =

“ * 2— 3

J

W y

 

Wy

 

W y

 

 

 

 


Системы сеточного управления с однополупериодними усилителями

67

 

- 2 Ф маК£С03ш*2 + . ^ - Я у ( — - 2 U

(IV-16)

 

 

 

w2y

 

 

где

 

arcsin

H cl

R у

 

 

Wy

£/у-макс

 

 

 

 

 

 

 

Уу.макс

 

 

 

 

Фмакс

Wy

 

 

 

 

 

 

 

Изменение потока за рабочий полупериод

 

 

ш

 

 

 

 

ДФ5-» =

J

- С / „ ...« 51п . ( Д

= Ф „ .„ (1 - с о 5в),

(IV-17)

о;р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

и.Р-макс

Фмакс — О) Wp

Так как рассматривается установившийся процесс, то

 

 

 

Д Фу_з -)-Л Фд_б =

0.

 

(IV-18)

Решая совместно

уравнения

 

(IV-18),

(IV-16),

(IV-17) и

(IV-12),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. H r l

R y

 

 

 

cos 6 = 1 — 2 cos arcsin

Щ

U у-макс +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фмакс

1

arcsin

Hcl

Ry

(IV-19)

 

 

\2®

 

 

Щ

U y.M

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 0 = 1 — 2]/^ 1 — x 2

+

2 x

---- arcsin x

(IV-19a)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

R y , 0

1,

 

 

 

 

 

 

 

Ro

 

 

 

 

 

 

Ro ___

°иУ-МЯКС ■коэффициент,

зависящий только от парамет-

 

 

нс1'.

ров дросселя,

если Нс выражено в а/см-,

 

 

W y

 

 

 

 

 

 

п

Uу.макс

— то же’ если

 

выРажено в эрстедах.

 

о АпН I

 

W y

Физический смысл коэффициента R0 следующий: это такое граничное сопротивление, при котором дроссель не размагничива­ ется за время отрицательного полупериода, а угол насыщения становится равным нулю. Кривая зависимости 0 от х, рассчитан-

5*


68

Сеточное управление ртутными выпрямителями

ная'по уравнению (IV-19a), приведена на рис. IV-9. С ее по­ мощью можно определять значение угла насыщения в зависи­ мости от величины управляющего сопротивления Ry для выб­ ранного дросселя.

в‘.

Рис. IV-9. Зависимость угла насыщения однополупериодного магнитного усилителя с управлени­ ем переменным током от параметра х:

 

Ry

а — управление сопротивлением, х —-£-*■; б — управление

"

Аи

встречной &, д , с., X «

Еу

— !— =------

и у.макс

Принцип работы усилителя определяет его высокое быстро­ действие— запаздывание составляет менее одного периода пита­ ющей частоты.

Угол насыщения дросселя можно изменять не. только сопро­ тивлением Ry , но и с помощью встречной э. д. с., включенной в цепь управления вместо регулируемого сопротивления, Еу =

^ i ^ R v = - ^ R y .

W у


Системы сеточного управления с однополупериодными усилителями 69

При введении в цепь управления встречной э. д. с. постоянного тока Е у ток сможет протекать в управляющий полупериод только тогда, когда напряжение трансформатора превысит вели­ чину Е у ., Изменяя величину э. д. с. Е у, можно регулировать момент появления тока в управляющей обмотке, т. е. момент начала размагничивания дросселя.

Проведенный ранее анализ зависимости 0 от регулируемого параметра остается в силе о учетом замены гу, Ry на Еу (со­ противление контура управляющей обмотки для рис. IV-9, б принимается равным нулю). Зависимость угла насыщения 0 от параметров определяется выражением (IV-19a), только теперь

Еу

х= ----—у . ^У-макс

Заметим в заключение, что в рассматриваемом случае обрат­ ное напряжение на вентиле ВУ будет складываться в рабочий полупериод из напряжения трансформатора и встречной э. д. с., т. е. будет больше, чем при управлении сопротивлением^ Это должно быть учтено при выборе вентиля ВУ.

Перейдем к вьгбору'параметров дросселя. На~рис. IV-10 пред­ ставлены три'.варианта работы дросселя — с перевозбуждением, нормальным возбуждением и недовозбуждением.

В первом из рассмотренных вариантов (рис. IV-10, а, б, в) во время управляющего полупериода дроссель преждевременно насыщается. Это приводит к уменьшению диапазона регулирова­

ния'угла насыщения (невозможно

получить угол 0 = 180°), а

также к нежелательному всплеску

тока в управляющей цепи.

Перевозбуждение является следствием недостаточных габари­ тов дросселя. Для ликвидации этого явления необходимо, при заданном рабочем напряжении, увеличить либо сечение магннтопровода, либо число витков рабочей обмотки.

Во втором

варианте (нормальное возбуждение)

габариты

дросселя выбраны должным образом.

как вид­

В третьем

варианте (недовозбужденный дроссель),

но из кривой

2 на рис. IV-10, д, габарит аппарата не исполь­

зуется.

 

 

б) Реальные дроссели и вентили

Ка-чёство реальных электротехнических материалов и обору­ дования вносит важные коррективы в проведенный выше анализ.

1. Петля гистерезиса отличается от идеализированного пря­ моугольника (рис. IV-11). Железоникелевые сплавы, такие как 50НП, 65НП, 34НКП и 34НКМП, после специальной термичес­ кой обработки [33] характеризуются практически прямоуголь­ ной петлей (рис. IV-11, а, в). Другие'сплавы, например молибде1 новый пермаллой (рис. IV-11, а), имеют при малой толщине лен­ ты петлю гистерезиса с остаточной индукцией В0, составляю-