Файл: Андрющенко, В. А. Автоматизированный электропривод систем управления учеб. пособие.pdf

нагрузки на валу электродвигателя. Зависимость скорости враще­

В этом случае уменьшение скорости при нагрузке происходит в ос­

ветственно меняется выходное напряжение ЭМУ вследствие внут­ реннего падения напряжения. В то же время э. д. с. ЭМУ, частично компенсируя внутреннее падение напряжения, сохраняет значение ud. При этом автоматически увеличивается жесткость механических характеристик, увеличивается тем больше, чем больше значение коэффициента отрицательной обратной связи ß (рис. 17). Высокая степень жесткости механических характеристик позволяет получить

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С МАГНИТНЫМИ УСИЛИТЕЛЯМИ

§ 12. Э Л Е К Т Р О П Р И В О Д С Д В И Г А Т Е Л Е М ПОСТОЯННОГО Т О К А , У П Р А В Л Я Е М Ы Й С П О М О Щ Ь Ю М А Г Н И Т Н Ы Х У С И Л И Т Е Л Е Й

Принцип данного метода управления скоростью вращения элек­ тропривода заключается в изменении при помощи магнитного уси­ лителя напряжения, которое подводится к обмотке якоря (или к обмотке возбуждения) электродвигателя. Изменение напряжения магнитным усилителем осуществляется за счет изменения индуктив­ ности при подмагничивании их постоянным током.

Магнитные усилители (МУ) применяются в системах электро­ приводов, имеющих электродвигатели как постоянного-тока, так

36

и переменного. Электропривод переменного тока с магнитными уси­ лителями часто называют дроссельным асинхронным приводом (ДАП).

Для целей управления электроприводами находят применение в основном МУ с положительной обратной связью (обычно по току), обладающие высоким коэффициентом усиления. Обратная связь может быть внешней или внутренней.

На рис. 18 представлены схемы управления скоростью вращения электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением при помощи МУ, имеющих внешнюю (рис. 18, а) и внутреннюю (рис. 18, б) положительные обратные связи.

Рис. 18

Внешняя обратная связь по току осуществляется с помощью дополнительной обмотки ОПОС (рис. 18, а). Ток в этой обмотке пропорционален току нагрузки. Величина тока обратной связи изменяется с помощью сопротивления г.

Управление скоростью вращения электродвигателей в приведен­ ных системах осуществляется следующим образом. Напряжение сети ис переменного тока приложено к последовательно включен­ ным якорю электродвигателя Дв и одной из рабочих обмоток ОР магнитного усилителя в зависимости от полярности напряжения ис. При изменении тока / у в обмотке управления ОУ изменяется маг­ нитная проницаемость ц сердечников МУ и, следовательно, изме­ нится индуктивность рабочих обмоток в соответствии с зави­ симостью

где w0. р — число витков рабочей обмотки;

37

S — активная площадь сечения сердечника; /с — длина средней линии сердечника.

Если принять, что, во-первых, сопротивление якоря гя элек­ тродвигателя чисто активное, во-вторых, внутреннее сопротивле­

W o . р)2 + 'я

Для обеспечения нормальной работы электродвигателей по­ стоянного тока выходное напряжение МУ предварительно выпрям­ ляется с помощью полупроводниковых диодов Дг Д4 , включен­ ных по мостовой схеме.

Выведем аналитическое выражение механической характерис, тики электродвигателя постоянного тока в системе с МУ, изобра­ женной на рис. 18, б.

При принятых выше допущениях напряжение на выходе МУ, прикладываемое к якорю электродвигателя, будет представлять собой последовательность усеченных синусоид (рис. 19). Величина среднего значения этого напряжения зависит от величины угла насыщения а сердечников МУ.

В зависимости от соотношения величин угла насыщения, стати­ ческого момента на валу электродвигателя и индуктивности обмотки якоря ток в якорной цепи электродвигателя может иметь характер либо непрерывный (в течение всего периода изменения напряжения сети), либо — прерывистый.

Рассмотрим работу электродвигателя в режиме непрерывного тока.

Дифференциальные уравнения электрического равновесия для

38

Перейдем к средним величинам токов и напряжений за период

Ф— полезный результирующий магнитный поток элек-~" тродвигателя.

39

Уравнение (4.10) определяет механические характеристики элек­ тродвигателя постоянного тока, управляемого с помощью МУ, в ре­ жиме непрерывного тока в цепи якоря.

На рис. 21 изображены механические характеристики, которые построены по уравнению (4.10) для различных значений угла^на­ сыщения а. Из характеристик видно, что по мере увеличения ско­

прерывистого тока якоря для различных значений угла насыщения а. Построение этих механических характеристик по аналитической зависимости сопряжено с громоздкими вычислениями. Вследствие этого при расчете характеристик пользуются специальными вспо­ могательными номограммами.

При увеличении статической нагрузки Мс на валу электродви­ гателя ток в якорной обмотке из прерывистого может стать непре­ рывным. Это произойдет в том случае, когда рабочая точка Ах на механической характеристике, дающая представление о состоянии электродвигателя, переместится из области П (рис. -23) в точку А2 в области НП.

Область U соответствует прерывистому току в якорной обмотке, а область НП — непрерывному току в этой обмотке. В области НП

40