Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 257
Скачиваний: 2
привода из-за отсутствия уравнительных токов. Вместе с тем следует иметь в виду, что при раздельном управле нии предъявляются высокие требования в отношении надежности устройства, переключающего управляющие импульсы с одного комплекта вентилей на другой. Кроме того, перевод вентильного преобразователя из режима выпрямления в режим инвертирования сопровождается паузой, что увеличивает длительность переходных про цессов. Следует также отметить, что раздельное управле ние не может использоваться для электроприводов, кото рые могут работать в режиме идеального холостого хода или близком к нему, например приводы лифтов, так как малым нагрузкам двигателя соответствует режим преры вистого тока вентильного преобразователя.
Совместное же управление при линейном согласовании позволяет получить нанлучшие динамические показатели п однозначные статические характеристики. В этом слу чае обеспечивается простой переход из одного режима в другой. Преимущества этого способа управления ре версивным вентильным преобразователем оказываются более существенными, чем его недостатки. Поэтому он находит более широкое применение на практике.
Ранее указывалось, что модуль жесткости механиче ских характеристик электропривода с вентильным пре образователем относительно мал. В связи с этим с целью расширения диапазона регулирования скорости в систе мах вентильного электропривода постоянного тока могут использоваться те же обратные связи, что и в системе Г—Д, а именно положительная по току якоря либо отри цательные по скорости и по напряжению. С целью огра ничения тока в вентильном преобразователе п якоре дви гателя может использоваться задержанная отрицательная обратная связь по току (токовая отсечка). В этом случае электропривод имеет экскаваторную характеристику, по казанную на рис. 5-17. Следует отметить, что вентильный преобразователь обладает большим коэффициентом уси ления, в связи с чем указанные обратные связи,в ряде случаев могут быть реализованы без промежуточных уси лителей.
Для оценки энергетических показателей регулируе мого электропривода постоянного тока с вептильпым пре образователем рассмотрим зависимости к. п. д. н коэф фициента мощпости установки от скорости. Коэффициент полезного действия системы управляемый вентильный
272
преобразователь -- двигатель (УВГ1—Д) может быть оп ределен как отношение электромагнитной мощности дви гателя Ра = £д/„ = ыМ к мощности, потребляемой пре образователем из сети Рс. В соответствии с (2-2) и (5-37) при работе преобразователя в режиме непрерывного тока можно записать:
— (Ed EUл — Rn'zln) In-
Мощность, потребляемая преобразователем из сети, может быть выражена в виде
Тогда
Учитывая, что числитель полученного выражения про порционален угловой скорости двигателя, можно записать:
Переходя к относительным единицам аналогично тому, как это было сделано при анализе к. п. д. системы Г—Д, можно найти:
где Д<вв* — Д£/п//сФнсо0 — относительное значение паде ния скорости, обусловленного падением напряжения на вен тилях ДUB;
7?я = Rn |
~Ь Rp- |
Анализ полученных выражений показывает, что зна чение к. и. д. системы У'ПВ—Д зависит как от нагрузки на валу двигателя, так и от скорости при регулировании. В случае постоянного момента на валу со снижением ско рости будет иметь место уменьшение значения к. п. д. Следует также отметить, что заметное влияние на величину к. п. д. установки может оказать мощность потерь в управ ляемых вентилях, равная ДРв — Л/Ув/„. В случае исполь зования тиристорных преобразователей относительное падение напряжения на вентилях составляет доли процента
273
На рис. 5-37 показаны зависимости к. и. д. системы УВП—Д от скорости при номинальной нагрузке на валу двигателя для случаев, когда преобразователь выполнен на базе тиристоров (т)т) и ионных вентилей (т]11Д1). Там же для сравнения представлена зависимость Цэ г_д для системы Г—Д. Сравнение кривых на рис. 5-37 показы вает, что к. п. д. электропривода, выполненного по сис теме УВП—Д, заметно выше, чем к. п. д. в системе Г—Д.
Рис. 5-37. Зависимость к. п. д. |
Рис. 5-38. |
Зависимость коэф- |
сиетемы УВП — Д от скоро- |
фицнопта |
мощности системы |
сти при М с — М Ц. |
УВII — Д |
и cos фа.д от скоро |
|
сти |
при М с = М п. |
Коэффициент мощности % системы УВП—Д опреде ляется двумя факторами: углом сдвига первой гармони ческой составляющей тока, потребляемого вентильным преобразователем из сети, относительно, напряжения сети и коэффициентом искажеиия v того же тока
где |
X = vcosq)1, |
|
|
(5-49) |
||
cos срг ^ |
cos (a -j- у/2); |
|
|
|||
|
|
(5-50) |
||||
|
j |
2}/то sin |
л |
. у |
||
|
— sm |
2 |
||||
|
|
|
|
то |
|
|
' |
' |
. / * |
|
ту |
у |
(5-51) |
■6я |
2 |
|
I— действующее значение тока, потребляемого пре образователем из сети;
1\ — действующее значение первой гармонической составляющей того же тока.
274
Из приведенных выражений следует, что коэффициент мощности электропривода, выполненного по системе УВП—Д, зависит от скорости при регулировании и от нагрузки на валу. Снижение скорости и соответственно увеличение угла регулирования а, а также увеличение тока нагрузки, связанное с ростом у, приводит к умень шению коэффициента мощности установки. На рис. 5-38 приведена зависимость коэффициента мощпости системы УВП—Д от скорости при поминальной нагрузке на валу двигателя. Там же пунктирной линией показана зависи мость коэффициента мощности системы Г—Д (cos сра.д) от скорости. Сопоставление указанных зависимостей пока зывает, что по коэффициенту мощности система электро привода УВП—Д уступает системе Г—Д. С целью повы шения значения % применяются методы искусственной коммутации вентилей и специальные фильтры высших гармонических составляющих, что увеличивает значения cos cpt и v.
5-4. РЕГУЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ — ДВИГАТЕЛЬ (МУ—Д)
Магтштпые усилители широко используются в технике в ка честве регуляторов тока и напряжения. В частпостп, они паходят применение и для регулирования напряжения на зажимах якорей двигателей постоянного тока. В этом случае, как правило, исполь зуются усилители с самоподмагничнваннем, в цепи рабочих обмоток которых включены неуправляемые вентили, как показано па рис. 5-39. В отличие от обычпых дроссольпых усилителей без внутренней обратпой связи усилители с самоподмагпнчиванпем характеризуются большим коэффициентом усиления, мепыпей массой и при одинако вом коэффициенте усплепня меньшей инерционностью.
Основным регулирующим элементом магнитного усилителя является дроссель насыщения с подмагничпваппем. Рабочая обмотка дросселя, включаемая последовательно с диодом, наматывается на сердечник, с которым связана также обмотка подмагппчпвання. Рабочие цепи дросселей, содержащие рабочие обмотки вместе с диодами, могут включаться по схемам, аналогичным схемам вклю чения управляемых вентильных преобразователей (ср. рис. 5-39, а
и 5-23, а; 5-39, б и 5-24, а).
Регулирование выпрямленного напряжения на выходе магнит ного усилителя осуществляется путем измепспия тока его обмотки управления, которая может охватывать одновременно все сердечники дросселей усилителя, как это показано па рис. 5-39. Изменение тока управления / у в соответствии с графиком па рис. 5-40, а при водит к изменению индукции сердечников Ду в конце управляющего полупернода (к пачалу рабочего полуперпода), что в свою очередь определяет угол насыщения a s сердечника, показанный па рис. 5-40, б. Для идеализированного магнитного усилителя, кривая намагничивания которого приведена иа рис. 5-40, а, ток намагнп-
275
б)
Рис. 5-30. Принципиальные схемы включения трехфазных магнитных усилителей с самоподмагнпчнвапнем, применяемые для питания электро двигателей постоянного тока.
а — с нулевым выводом; 6 — мостовая.
чпванпя, сопротивление рабочих обмоток и падение напряжения на вентилях в проводящем направлении пренебрежимо малы. При этих условиях среднее значение выпрямленной э. д. с. определяется выраженном
1)1UV |
•»и„ |
1 + B.J ’ |
(5-52) |
||||
|
2л |
(1+С0.ча,) = - |
2л |
||||
|
|
|
|
|
|
||
где т — число фаз |
выпрямления |
(для |
рис. |
5-39,а т — 3, |
для |
||
рис. 5-39,6 |
т = 6); |
|
|
|
источника питания, |
||
Z7.V, — амплитудное |
значение напряжения |
||||||
фазное для схем с нулевым выводом (рпс. 5-39, а) п линей |
|||||||
ное для мостовых схем (рпс. 5-39, б)\ |
|
||||||
В у — магнитная индукция сердечника в конце управляющего |
|||||||
(пли к началу рабочего) лолуперпода; |
|
||||||
Вя — индукция насыщения сердечника. |
|
в пределах |
± В я. |
||||
Значение индукции |
By может |
изменяться |
Эго соответствует изменению выпрямленной э. д. с. от 0 до mUM/л, т. е .Ему не может быть отрицательной, а значит, в рассматриваемой системе привода невозможен режим рекуперативного торможения двигателя.
На рпс. 5-41 показана эквивалентная схема системы электро привода МУ — Д. Здесь Лму — сопротивление рабочих обмоток
276
Рис.. 5-40. К принципу регулирования напряже ния иа выходе магнитного усилителя.
а —идеализированная кривая намагничивания; б — диа грамма изменения напряжения.
дросселей и трансформатора, если магнитный усилитель подключен к сети через согласующий трансформатор; Д Z7„ — падение напряже ния на неуправляемых вентилях в проводящем направлении. В соответствии с приведенной схемой уравнения скоростной и механической характеристик системы МУ — Д могут быть записаны в виде
Д’.му— Д ^в — (^м у + Ля) / п |
(5-53) |
|
со |
Л-Ф„ |
|
|
|
|
со Ему—дг/, |
-Я.VI у + -^я м. |
(5-54) |
АФн |
(АФн) 2 |
|
Так же, как и для системы УВП — Д, полученные уравиепия справедливы лишь прп работе МУ в режиме непрерывного тока.
Сопоставление |
уравнений |
|
||||
(5-53) и (5-54) с уравнеппями |
|
|||||
(5-37) и |
(5-38) для системы |
|
||||
УВГ1 — Д показывает их иден |
|
|||||
тичность. Следовательно, ско |
|
|||||
ростные и механические ха |
|
|||||
рактеристики рассматриваемой |
|
|||||
системы электропривода будут |
|
|||||
иметь такой же вид, как и |
|
|||||
аналогичные характерпстпки |
|
|||||
системы |
УВП — Д |
в двига |
Рис. 5-41. Эквивалентная схема |
|||
тельном режпме. На |
рис. 5-42 |
|||||
системы электропривода МУ — Д. |
||||||
показаны |
механические |
ха |
||||
|
||||||
рактеристики |
электропривода |
независимого возбуждения, полу |
||||
с двигателем |
постоянного |
тока |
||||
чающим питание от магнитного |
усилителя. |
Регулирование скорости осуществляется путем изменения 7?му, а последняя — изменением By. Значение индукцип определяется током в обмотке управления МУ. Со снижением тока в обмотке управления скорость двигателя уменьшается. Жесткость механичес ких характеристик определяется суммарным эквивалентным сопро тивлением цепи якоря. Практически жесткость относительно мала. Для увеличения модуля жесткости механических характеристик
277