Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 237
Скачиваний: 2
Отсюда аналогично (2-7) и (2-9) могут быть записаны уравнения скоростной и механической характеристик
|
^ир |
ЛЯ2 |
г . |
(5-2) |
|
■ кФн |
*Ф.« |
|
|
|
|
|
||
со |
Епр |
Кц? |
м |
(5-3) |
М>и |
2 |
|||
|
(*Фп)а |
|
Из приведенных уравнений следует, что с изменением i?np осуществляется регулирование только скорости идеаль ного холостого хода
®ор—7?Пр//сФн, |
(5*4) |
тогда как жесткость механических характеристик при неизменных параметрах цепи якоря в соответствии
Рнс. 5-1. Эквивалентная схема (а) электропривода постоянного тока с регулируемым источником напряжения и соответствующие механические характеристики (б).
с (2-16) сохраняется. При этом механические характери стики представляют собой семейство параллельных друг другу прямых, показанных на рис. 5-1, б, каждая из кото рых отсекает на оси ординат отрезок со0Р;- = ЕпУ]/кФн. Модуль жесткости механических характеристик меньше, чем модуль жесткости естественной характеристики. В ча-
стности, если i?np + i?c ~ Rh, то | Рр I |
I Ре |. Однако |
по сравнению с Параметрическими методами, описанными в гл. 4, в этом случае при регулировании в зоне низких скоростей модуль жесткости характеристик оказывается значительно большим, что дает возможность существенно расширить диапазон регулирования скорости.
222
Другим достоинством рассматриваемых здесь электро приводов постоянного тока является то, что для измене ния э. д. с. преобразователя необходимо воздействие не на главные цепи, а да цепи управляющих устройств — возбуждения в электромашинных преобразователях, регу лирования угла включения вентилей в управляемых вен тильных преобразователях и т. п. Мощпости этих цепей во много раз меньше мощности регулируемого двигателя и соответственно главной цепи преобразователя, в связи с чем просто решается вопрос об увеличении числа ступе ней, а значит, и плавности регулирования скорости. По той же причине для таких электроприводов оказывается относительно несложной техническая реализация и дру гой проблемы: формирования специального вида стати ческих характеристик.
Регулирование скорости в рассматриваемом случае осуществляется при номинальном потоке двигателя по стоянного тока Ф = Ф„. Вследствие этого область допу стимых нагрузок при регулировании, соответствующих номинальному току якоря двигателя, ограничивается но минальным значением момента, т. е. в данном случае М яоп (со) = М дВн = const. Напряжение на зажимах якоря двигателя не должно превышать номинальное значение. Следовательно, в процессе регулирования Епр^ ^ и яв_Н1 соответственно со0Р;- ^ соое. Значит, в данном случае воз можно регулирование скорости вниз от основной.
В ряде случаев с целью расширения диапазона регули рования скорости в системе регулируемый преобразова тель — двигатель используют ослабление потока возбуж дения двигателя. Однако одновременно изменять напря жение и поток возбуждения нецелесообразно, так как при этом снижаются величина допустимого момента Мяои и модуль жесткости механических характеристик. Поэтому регулирование скорости от нуля до основной осуществ ляется за счет изменения э. д. с. преобразователя в преде лах Епр = 0-т- и и при полном потоке двигателя Ф = Фн и, следовательно, при Мяоп = М н, а регулирование выше
основной |
скорости производится при Еяр = |
UH= const |
|
за |
счет |
ослабления потока (Ф < Фн) при |
Мд0П(со) = |
= |
Рц/со. |
Таким образом, в рассматриваемом случае осу |
ществляется двухзонное регулирование угловой скорости. При этом для второй зоны регулирования (2?пр = UH= = const; Ф = var) справедливы выводы и положения, при веденные в § 4-5.
223
5-2. РЕГУЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР — ДВИГАТЕЛЬ
Система электропривода, в которой для питания цепи якоря двигателя постоянного тока используется отдельный электромашинный генератор, обеспечивающий возмож ность изменения э. д. с. в широких пределах, называется системой генератор — двигатель или сокращенно Г — Д. Принципиальная схема системы Г — Д показана на рис. 5-2. Якорь двигателя Д , скорость которого необхо димо регулировать, подключен непосредственно к зажимам
+0— а
ив
- 0—
Рис. 5-2. Принципиальная схема системы генератор — дви гатель (Г — Д).
якоря генератора Г. Последний приводится во вращение с помощью двигателя переменного тока ДГ, в качестве которого может быть использован асинхронный или син хронный двигатель.
Обмотки возбуждеппя двигателя и генератора полу чают питалие от сети с неизменным напряжением UB. В тех случаях, когда нет сети постоянного тока, для питания цепей возбуждения используется отдельный гене ратор-возбудитель В, который приводится во вращение двигателем Д Г основного генератора. В ряде случаев обмотки возбуждения генератора и двигателя имеют от дельные источники питания.
Для э. д. с. генератора аналогично (2-4) можно записать: (5-5)
224
Здесь используются те же обозначения, что и в (2-4), а индекс «г» означает принадлежность соответствующего параметра генератору.
Из приведенного выражения следует, что для измене ния Ег необходимо изменять поток возбуждения генера тора Фг. Поток в свою очередь определяется намагничи вающей силой ДВ-Г, создаваемой обмоткой возбуждения генератора, а значит, и током в этой обмотке / в г. Таким образом, для изменения Ег необходимо осуществлять изме нение / в г. С целью регулирования Ег в широких пределах необходимо, чтобы в цепи обмотки возбуждения генера тора было предусмотрено устройство, обеспечивающее из менение. / в р от нуля до номинального значения. Кроме того, обычно бывает необходимо изменять полярность э. д. с. генератора, что позволяет осуществить реверс двигателя Д, не прибегая к переключениям в цепи яко рей. В связи с этим предусматривается.возможность изме нения направления тока в ОВГ. На рис. 5-2 показана про стейшая схема включения ОВГ, в которой с помощью потенциометра R u в г осуществляется регулирование тока
возбуждения генератора о т /в г= 0 до/„ Р. маКс = UB/R 0,Kr, а для изменения направления / вг служит реверсивный контактный мостик, состоящий из контакторов В и Н.
В соответствии с (5-2) и (5-3) уравпения скоростной и механической характеристик двигателя в системе Г — Д
примут вид: |
К |
|
|
|
ю |
т . |
(5-2а) |
||
*Фн |
А-Ф„ я’ |
|||
|
|
|||
и |
ь . |
Rя 2 |
(5-За) |
|
кФи |
{кФн)2М, |
|||
где |
|
|
|
R n z — Л я . г + Я я . д + Д с ;
Яя.д — сопротивление цепи якоря двигателя, опреде ляемое сопротивлениями обмоток собственно якоря, дополнительных полюсов и компенса ционной, а также щеточных контактов;
R B г — то же для генератора;
Д0 — сопротивление соединительных проводов. Скорость идеального холостого хода двигателя
®0 Г -Д = Е?/кФв
сучетом (5-5) выражается в виде
А,,<в,.Фг
(5-6)
“ "--д^НЕФ Т
8 М. Г, Чиликин |
225 |
При анализе характеристик системы Г — Д скорость генератора обычно принимается неизменной, что справед ливо в случае использования в качестве Д Г синхронного двигателя. В случае же использования в качестве Д Г асинхронного двигателя с изменением нагрузки скорость генератора, как правило, изменяется на незначительную
Рис. 5-3. Скоростные (о) и мехаппческпе (б) характеристики сис темы Г — Д при cor = coast — | Фг.„ | > | ФГ1 | > | ФГ2 |.
величину, которой практически часто можно пренебречь. С учетом принятого допущения сог = const
Тогда |
со,ОГ-Д • : А'ХФГ. |
|
|
(5-6а) |
|
|
|
|
|
|
я21т _ь ф |
liir. т• |
(5-7) |
|
со — со0 г _ д • > Ф ,Д Я- ^ Г А Ф „ Я’ |
||||
СО — С00Г_Д • |
RnS М =&1ФГ |
(АФ„) |
;М. |
(5-8) |
|
(АФ„)‘ |
|
|
Из полученных выражений следует, что скоростные и механические характеристики двигателя в системе Г — Д представляют собой семейства параллельных друг другу прямых, отсекающих на оси ординат отрезки соог.д, про порциональные потоку генератора Фг. Эти характеристики приведены на рис. 5-3.
Если принять, что магнитная цепь |
генератора не на |
||
сыщена, то аналогично (2-36) можно записать: |
|||
Фр == сс |
= |
р. |
(5-9) |
226
Тогда |
|
ю0Г-д = к&'Рв,? — к^а1я.г. |
(5-66) |
С учетом принятого допущения скоростная и механи |
|
ческая характеристики представляются в виде |
|
со = /^а/в г— д-j^ / н; |
(5-7а) |
ю = /^а/в.г — -щ — М. |
(5-8а) |
Модуль жесткости механических характеристик элект ропривода в системе Г — Д не зависит от регулируемой скорости и меньше соответствующего значения для естест венной характеристики. Действительно,
Ре |
(*ФН)а. |
|
^я.д ’ |
|
|
|
|
|
Рг-д1 (*фн)* |
(5-10) |
Если положить, что в качестве генератора используется электрическая машина с такими же параметрами, что и двигатель, т. е. Rn д = Ия г, и пренебречь сопротивлением соединительных проводов, то модуль жесткости характе ристик в системе Г — Д снижается вдвое по сравнению с модулем жесткости естественной характеристики
I Рг_д | ^ 0,5 | Ре |.
В тех случаях, когда в качестве Д Г используется асинх ронный двигатель, жесткость механических характери стик (з)г_ц{М) на самом деле не остается постоянной прп разных потоках возбуждения генератора. Это связано с тем, что с изменением загрузки генератора его скорость, строго говоря, не остается постоянной. Если положить, что при любых изменениях нагрузки системы Г — Д режим работы асинхронного двигателя ДГ соответствует линейной части его механической характеристики, то в соответст вии с (2-57а)
■ ^ д .г
С0Г — Ш д.г — ®ОД.Г | р | •
Момент на валу ДГ определяется механическими поте рями вращающегося агрегата ДГ — Г АМме% = const, моментом, создаваемым возбудителем (если он есть)
8* |
227 |
М в = |
const, |
и электромагнитным |
|
моментом |
генератора |
||||
М г = |
/сгФг/ я. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как якори двигателя и генератора соединены по |
|||||||||
следовательно, то |
/ я г = |
/ я = М1кФн. Тогда |
|
|
|||||
|
|
Мд.р = АМ ыех+ М в + |
|
М. |
|
|
|||
Отсюда |
|
|
мех + Мв |
|
А-рФр |
|
|
||
|
<Вд р = ©ОД.Г ' |
|
|
|
|||||
|
Рд.Г I |
АФ„ | Рд.г ■м=. |
|
||||||
|
|
|
— Ц>0Г |
А-рФр |
|
м, |
|
|
|
|
|
|
|
*Ф„ | Рд. г I |
|
|
|
|
|
|
|
|
*ДЛЛМех -1—Л/у |
|
|
скорость |
гене |
||
где (0ог = соод р ------ | р |
^ |------- угловая |
||||||||
ратора при холостом ходе двигателя, когда |
/ п = |
0. |
|||||||
Подстановка последнего значения сог в (5-6) и (5-8) |
|||||||||
дает: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СО: |
|
(АФ„),( я ,: |
|
Ч |
■ф? |
м. |
|
|
|
АФи |
|
Рд-г |
|
|||||
|
|
/ д. ф |
\ 2 ■[ |
|
|
|
|
|
|
Слагаемое j — - в коэффициенте при М выра
жения механической характеристики представляет собой как бы добавочное сопротивление в цепи якоря, эквива лентное снижению э. д. с. генератора, связанному с его падением скорости при росте нагрузки.
Анализ полученного выражения позволяет сделать вы вод о том, что скорость холостого хода двигателя опре
деляется |
только потоком генератора соог_д = |
*'г“ог Фг == |
|
,. |
а модуль жесткости |
механических |
"Фн |
= А1ФГ, |
характери |
||
стик |
|
(АФи)* |
|
|
I Рг-Д |
|
|
|
■(*гФг)« |
|
|
|
Rя2 |
|
|
|
|
IРд.г I |
|
растет со снижением Фг, а значит, и с уменьшением соог_д. В связи с отмеченным обстоятельством для рассматри ваемого случая механические характеристики представ ляют собой семейство прямых, наклон которых умень шается, а соответственно модуль жесткости увеличивается при снижении потока генератора, как показано на рис. 5-4. Очевидпо, что наибольшую жесткость будет иметь харак теристика при Фг = 0, которая соответствует режиму
динамического торможения двигателя.
228