Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 1

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

ная, двухполюсная распределенная обмотка (в общем случае обмотка может 'быть многофазной). На продоль­ ном разрезе двигателя обмотки Wf и wg условно 'показа­ ны в виде сосредоточенных. В двигателе имеются две обмотки аксиального возбуждения, каждая из которых имеет число витков соо. Пути магнитного потока от этих обмоток показаны замкнутыми линиями со стрелками.

Если в обмотки статора Wf и wg. подавать двухфаз­ ный .переменный ток, то в зазоре машины 'произойдет

h

-

1

Рис. 1-22. Двигатель с катящимся ротором.

сложение вращающегося поля и поля, созданного об­ мотками даоБлагодаря этому 'появится результирующая сила притяжения ротора, вращающаяся с угловой ско­ ростью поля, создаваемого статорными обмотками. При этом ротор обкатывает внутреннюю поверхность статора со скоростью, равной угловой скорости Qi поля статора. Одновременно ротор будет поворачиваться вокруг своей оси со скоростью Q, равной

0 =

Д ' ~ Д ' ,

(1-107)

где Di и D2— диаметры статора и ротора соответст­ венно.

Конструктивно Д К Р целесообразно выполнять так,, чтобы ротор непосредственно не соприкасался со ста­ тором и обкатывание происходило на специальных кат­ ках. В этом случае Di и D2 в (1-107)—диаметры кат­ ков, причем D2 может быть как больше, так и меньше D\. При Di>D2 совершается внутренняя обкатка катка с Dt катком с D2. При Di<D2 совершается внешняя обкатка катка с Di. В соответствии с этим при Di>D2 ротор66

вращается в сторону, противоположную вращению поля машины, а при Di<D2 — в ту же сторону, что и поле.

Чтобы ротор не пробуксовывал на катках, последние выполняют в виде шестерен со специальной формой зуб­ цов. Двигатель с катящимся ротором имеет много обще­ го с двухполюсным СРД-А, в котором направление вра­ щения определяется соотношением зубцов ротора и ста­ тора. Роль чисел зубцов Z[ и z2 в ДКР выполняют диа­ метры катков Dy и D2. Коэффициент редукции /<р, равный абсолютной величине отношения частоты вращения по­ ля к частоте вращения вала двигателя, определяется из (1-107)

*> = |Т>Г-*7Г

( М 0 8 )

В соответствии с (1-108) при положительном угле 0

(рис. 1-22) угол Л"Р9, определяющий угловое

положение

оси максимальной проводимости (минимальный зазор б),

отсчитывается по часовой стрелке от положения

оси об­

мотки Wf, так как при £>i>£>2

ось максимальной

прово­

димости вращается в другую

сторону по отношению

к направлению

вращения ротора.

 

Выражения

для индуктивностей и взаимных

индук-

тивностей обмоток ДК Р можно получить, рассматривая картину поля в воздушном зазоре этого двигателя. При­ нимая распределение витков статорных обмоток сину­ соидальным и пренебрегая «паразитным» зазором дви­

гателя,

можно

получить:

 

 

 

Lj = Z - M a "° + 1 м п н - f - L ™ K C 2

cos 2/Ср6;

(1-109)

l

£,ш,с +

^мпн _

^ . к с - ^ п , c o s 2/Cp 6;

 

 

Lfg =

=i= ^ ы а к % L m "" sin 2/Cp0;

 

 

L{0—^-юмакс

COS ^рб;

(1-110)

 

 

 

Lg0

=

-+- L ,0 М п к с s ' f l ^Vp9.

 

Сопоставляя

 

эти выражения

при Di<CD2 (знак « + »

для Lfg

и Lga)

с

(1-8) —(1-10)

для синхронной явнопч-

люсной машины, можно убедиться в их аналогии. Раз­

ница заключается в

наличии в выражениях (1-109),

(1-110) коэффициента

/Ср. Поэтому сравнение Д К Р надо

вести с синхронной машиной с числом пар полюсов, рав-

5 *

67

ным Кр.

Отметим,

что

КР

в

этом случае

должен

быть

целым

числом.

 

 

 

 

 

 

 

Момент привода

 

с

Д К Р определим из

(1-5), приняв

iq = 0 и заменив ток

id

на

ток

аксиального

возбуждения

«о- При

этом для токов статора используем (1-20) при

Л"= = Р/Ср и, полагая

 

у = 0,

получаем:

 

 

ЛГ = 4=/Ср[(/-макс —

Lmui)K20uD

 

« Q + L 1 0 M a K C i 0 /C 0 u Q ] .

(1-111

Знак

«—» перед

(1-111)

означает, что

при

Di>Dz,

когда ротор вращается в сторону, противоположную вра­ щению поля статора, для получения положительного мо­

мента необходимо

сигнал UQ взять

со знаком

«—». Вы­

ражение для момента Д К Р (1-111)

аналогично

выраже-

нию для момента

явнополюсной '

синхронной

машины

(§ 1-4). Механические характеристики привода с Д К Р аналогичны характеристикам рис. 1-5.

1-9. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРИВОДА С М А Ш И Н О Й С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ РЕДУКЦИЕЙ СКОРОСТИ

Различные типы редукторных двигателей и двигатель с катящимся ротором относятся к классу машин с элек­ тромеханической редукцией, так как у них осуществля­ ется редукция между угловой скоростью поля и угловой скоростью ротора.

При построении приводов на основе двигателей с электромеханической редукцией датчик углового поло­ жения 4 (рис. 1-4), если он является двухполюсной ма­ шиной, должен быть связан с валом машины 1 через ре­ дуктор с коэффициентом редукции Л', равным частотно­

му коэффициенту редукции

Кр машины с электромеха­

нической редукцией. Частотный

коэффициент редукции

Ке

для СРД-Р равен z2/2, для СРД-А — z2, а для

Д К Р —

KB

= KV. Для

СРД-Р и СРД-А

К9

совпадает с КР

толь­

ко

при

р= 1

(§

1-7).

 

 

 

 

Если

принять

К=КР и в

качестве датчика углового

положения вала 4 использовать обычный СКВТ, то схе­ ма привода на основе машины с электромеханической

редукцией не будет отличаться от

схемы рис. 1-4. Для

исключения из схемы

привода редуктора с К—Ка

мож­

но применять в качестве датчика 4

редуктосин с

числом

пар полюсов, равным

Кя. Обычно

реальные редуктоси-

68

ны имеют однофазную обмотку возбуждения и трехфаз­ ную выходную обмотку. Поэтому в схеме привода их используют в качестве фазовращателей: питают много­ фазную обмотку трехфазным напряжением, а с обмотки возбуждения снимают напряжение, фаза которого строго определяется угловым положением ротора редуктосина (ротора машины).

Рассмотрим схему привода, в которой в качестве дат­ чика углового положения вала машины используется редуктосим, работающий в качестве фазовращателя. Эта схема представляет интерес не только для приводов на основе машин с электромеханической редукцией. При использовании в приводах с синхронными и асинхронны­ ми машинами датчика углового положения с фигурным ротором (Л. 14] последний тоже используется в качестве фазовращателя.

При применении в схеме привода фазовращателя воз­ никают трудности в получении синусоидальной формы токов, питающих машину переменного тока. Эти трудно­ сти исчезают при использовании трехфазной машины пе­ ременного тока.

На рис. 1-23 приведена структурная схема привода на основе машины с электромеханической редукцией. С ва­ лом машины 1 соединен ротор редуктосина 4. Трехфаз­ ная обмотка редуктосина питается трехфазным напря­ жением

 

 

 

 

 

(1-112)

С однофазной о'бмотки редуктосина получаем напря-

жение

u0 =

 

Uoms\n{mt-\rK9§),

 

 

 

 

которое

используется

в

качестве опорного

напряжения

для модуляторов 5 и

6,

на входы

которых

поступают

сигналы

UQ и «о-

 

 

 

 

С выходов модуляторов получаем напряжения

 

иЧ1 = KKuQ

sign sin (со/ +

/<s6);

 

 

"d, = К м « 0

sign sin (urf +

/Са6),

 

69

Рис. 1-23. Структурлая схема привода с частотно-то­ ковым управлением машиной с электромеханической редукцией скорости.

где

/См — коэффициент передачи модулятора

(как и

в §

1-3).

 

 

Эти напряжения поступают на входы двух групп фа-

зочувствительных выпрямителей. Первая группа

состоит

из выпрямителей 7, 8 и 9, на входы которых подается напряжение uqi. Вторая группа состоит из выпрямителей 10, 11, 12. На их входы поступает напряжение «diОпор­

ными напряжениями для выпрямителей 7, 8 и 9 служат

напряжения (1-112), а для

выпрямителей 10—12

— на­

пряжения

 

 

 

 

«04 =

Uот s i n

(u>t +

- 4 ^ ;

 

"os =

^от Sin

(vt -\-

~Y "aj ;

 

«оо =

Uот Sin

(wt -f- -ij- TZj .

 

После сложения напряжений с выходов фазочувствительных выпрямителей 7—12 получаем трехфазную си70

стему напряжений иа, иь и ис:

"а = КМКЪ1 yuD

cos /Ся6 — uQsin /Саб +

cos (5/<a8 +

*) + - g - sin5К Й 8 - f - • • j : (1-113)

С05(5/с*9 -r - r ) s i n (5Л-9 - 4 «)+-]*'

 

 

(1-114)

"с =

\ uD cos ^/Cs6

1- it) — uQ sin ^/(s 8 g- +

+"ЙгC 0 S K9 + тг)+-S-sin К«—r •)+-]'

 

 

(1-115)

где

/CBI — постоянный

коэффициент, учитывающий коэф­

фициент .передачи выпрямителей и схемы их включения. Эти выражения не строго отражают действительные напряжения, получаемые в результате сложения напря­ жений с выходов выпрямителей 7—12. В них не пока­ заны, например, составляющие, имеющие частоты, крат­ ные частоте 2со. На практике эти составляющие легко отфильтровываются и поэтому здесь с целью упрощения

выражений не учитываются.

Напряжения

(1-113) —

(1-115) несинусоидальные и

содержат 5-ю,

7-ю, 11-ю

и т. д. гармоники. Гармоник,

кратных трем, в

напряже­

ниях нет. Это достигнуто применением трехфазной схе­ мы формирования сигналов управления. В соответствии с этими выражениями с-.помощью усилителей токов 13— 15 машина / питается токами, также содержащими вы­ шеуказанные гармоники. Форма тока практически тра­ пецеидальная. Так как амплитуды названных гармоник тока малы (5-я гармоника имеет амплитуду, в 25 раз меньшую основной), то практически иа работе привода такая форма тока не сказывается.

При использовании двухфазной машины форма тока треугольная, 3-я гармоника имеет амплитуду только в 9 раз меньшую первой. Поэтому при применении двух­ фазной машины приходится значительно усложнять схе­ му привода для получения допустимой формы токов. Отметим, что привод с СРД-Р должен управляться спо-

71

Смотрите также файлы