Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

;=; ЛЛ и Д - АЛ. В обоих случаях для соединения об­ мотки статора в двойную звезду обычно необходимо исполь­

Рис. 4-42. Схемы включения обмоток статора асинхронных дви­ гателей с изменением числа пар полюсов при нереключешш по схе­ мам:

а — звезда — двойная звезда; б — треугольник — двойная звезда.

его реализации и отсутствие больших потерь скольжения, что было характерным для всех ранее рассмотренных параметрических способов регулирования скорости асин-

210

хропных двигателей. Отсюда относительно высокие тех­ нико-экономические показатели данного способа регули­ рования скорости. Основным же его недостатком следует считать ограниченное число скоростей в заданном диапа­ зоне регулирования: для однообмоточных двигателей — обычно дне, для двухобмоточных двигателей, как пра­ вило, — четыре. В соответствии с этим положением диа­ пазон регулирования скорости однообмоточных двигателей с переключаемыми секциями обычно равен 2, для двухоб­ моточных двигателей его значение может достигать 12.

4-7. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ИМПУЛЬСНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ

Выше рассматривались такие методы регулирования угловой скорости, когда определенному значению скорости соответствует неизменное значение регулирующего пара­ метра, например сопротивления в цепи якоря двигателя постоянного тока. Такой способ изменения регулирующего параметра не всегда удобен, так как при большом числе ступеней скорости может потребоваться значительное число коммутирующих аппаратов, что может привести к снижению надежности работы электропривода и связано

сувеличением стоимости электрооборудования. В связи

сэтим в последние годы все более широкое распростране­ ние получают методы импульсного регулирования отдель­ ных параметров схемы.

Данный метод изменения регулирующего параметра ' может быть проиллюстрирован схемой и диаграммами, представленными на рис. 4-43. В схеме рис. 4-43, а в цепи якоря двигателя постоянного тока с независимым возбу­ ждением включено добавочное сопротивление Дд, которое либо полностью вводится в схему, либо замыкается нако­ ротко ключом К. Коммутация ключа К осуществляется периодически. При замкнутом накоротко Кд ток в цепи якоря возрастает, а при введении й д в цепь, когда ключ К разомкнут, ток снижается.

Для определения количественных соотношений, харак­ теризующих работу данной схемы, проанализируем экви­ валентную схему, представленную на рис. 4-43, б.

Здесь Е = Uc — Е дв— суммарная э. д. с. в цепи якоря; L — индуктивность цепи якоря; R 0 — нерегули­ руемая часть сопротивления цепи якоря.

211

При составлении эквивалентной схемы принято, что скорость двигателя, а значит, и э. д. с. его якоря Елв за период коммутации ключа К остаются неизменными.

Коммутация ключа К обычно осуществляется таким образом, что период коммутации Тк остается неизменным, а изменяется лишь соотношение времени замкнутого t3 и разомкнутого /р состояний его контактов. Иными сло­ вами, изменяется ширина замыкающего импульса. При

Рпс. 4-43. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при нмпульспом регулирования добавочного сопротивления в цепи якоря (а), соответствую­ щая ей эквивалентная схема (б) и диаграммы изменения сопротивления цепи якоря (в) н тока якоря (г).

этом сопротивление в цепи якоря R nz изменяется в соот­ ветствии с диаграммой на рис. 4-43, в. Такой способ управ­ ления величиной параметра получил название широтноимпульсного. Возможен и другой вариант управления — частотно-импульсный, когда ta —const, а изменяется период коммутации ключа Тк, т. е. частота коммутации ключа.

Анализ эквивалентной схемы рассматриваемой системы электропривода (рис. 4-43, б) показывает, что процессу периодической коммутации ключа К соответствует квазиустановившийся режим работы эквивалентной схемы, для которой справедливо следующее дифференциальное урав­ нение:

E = R ^ i + L ^ .

212

Из теории электрических цепей известно, что при скач­ кообразном изменении Raz, имеющем место в результате коммутации К, в рассматриваемой эквивалентной схеме возникает апериодический переходный процесс. При этом ток в схеме изменяется по экспоненциальному закону. В период замыкания К ток нарастает по экспоненте с по­ стоянной времени Т3 = LIR0, а в период размыкания К

за период коммутации. При неизменных значениях t3 и tp в схеме имеет место квазиустановившийся режим работы, характеризующийся значениями 7ыакс и / мпн. Очевидно, что в этом случае будет также неизменным и среднее зна­ чение тока якоря двигателя.

Представляет интерес оценка влияния соотношения времен замкнутого и разомкнутого состояний контактов на эквивалентное сопротивление цепи в указанном квазиустановившемся режиме. Последнее может быть опреде­

где / ср — среднее значение тока якорной цепи.

Таким образом, задача сводится к определению сред­ него значения тока, которое может быть найдено как среднее за период коммутации ключа

где i — мгновенное значение тока якоря;

i3, гр — мгновенные значения тока якоря при соответ­ ственно замкнутом и разомкнутом состояниях ключа.

Решая дифференциальное уравнение, записанное для эквивалентной схемы (рис. 4-43, б), и принимая, что на­ чало отсчета времени на каждом интервале состояния К совпадает с началом этого интервала, можно записать

213

- Р + 7(р \ 1‘- е

1 — е

Подстановка в (4-40) мгновенных значений токов г3 и гр по (4-41) н (4-42) при указанных значениях 7мако и 7МШ1 после преобразований дает:

Полученное выражение можно значительно упростить, если учесть, что при выборе параметров схемы всегда стремятся к тому, чтобы период коммутации Гк был зна­ чительно меньше постоянной времени при введенном 7?д, т. е. Гк Гр, а значит, Гк Г3, так как Г3 > Гр. При этих условиях очевидна справедливость следующих соот­ ношений: <3 < Г3; < Гр, а значит, г3/Г3< 1 и гр/Гр < 1. При указанном соотношении параметров схемы обеспечи­ вается относительно небольшое отклонение мгновенных значений тока от среднего значения, иными словами, низкий уровень пульсаций тока. С другой стороны, полу-

214