Лекции по теории электропривода

         Принцип действия жесткой обратной  связи в такой схеме заключается  в следующем. С увеличением  статического момента нагрузки, частота вращения двигателя начнет  уменьшаться, следовательноначнет  уменьшаться напряжение обратной  связи  . Так как задающий сигнал при этом остается постоянным, то напряжение на выходе узла сравнения равное увеличится. Следовательно возрастет эдс тиристорного преобразователя, что автоматически приведет к компенсации падения частоты вращения двигателя.

         Составим систему уравнений, описывающих  работу всех элементов, входящих  в состав электропривода, в установившемся  режиме его функционирования.

1. -напряжение на выходе узла сравнения, здесь -    коэффициент пропорциональности тахогенератора.

2. -напряжение в цепи якоря двигателя, здесь -эдс тиристорного преобразователя, -внутреннее сопротивление тиристорного преобразователя.

3. -противоэдс двигателя.

4. -эдс тиристорного преобразователя, здесь -коэффициент усиления усилителя, -коэффициент усиления тиристорного преобразователя.

5. -напряжение в цепи якоря, здесь -сопротивление цепи якоря

-51-

6. -электромагнитный момент двигателя

Решая совместно систему состоящую  из представленных выше уравнений относительно частоты вращения, можно получить уравнение механической характеристики двигателя, работающего в составе рассматриваемого электропривода.

                                            

При постоянстве коэффициентов  усиления усилителя и тиристорного преобразователя ( ) механические характеристики будут представлять собой семейство прямых линий. Очевидно, что как и в предыдущих случаях, первое слагаемое уравнения представляет собой частоту вращения идеального холостого хода. Величина этой чпстоты вращения определяется уровнем напряжения задания .Дробь во втором слагаемом определяет жесткость механических характеристик, или другими словами их наклон.

         Графические  изображения механических характеристик двигателя, работающего в составе системы автоматического регулирования с жесткой отрицательной обратной связью по частоте вращения, приведены на рис. 5.9.

Характеристики построены для  двух случаев. В первом случае коэффициент  усиления системы стремится к  бесконечности, т.е. , а дробь второго слагаемого стремиться к нулю. Механические характеристики в этом случае являются абсолютно жесткими.

         Во втором  случае коэффициент усиления  системы имеет конечное определенное  значение, т.е  . При этом дробь второго слагаемого не равна нулю и двигатель имеет не абсолютно жесткие механические характеристики. Причем жесткость этих характеристик будет определяться величиной коэффициента усиления системы. Чем он будет больше, тем меньше будет угол наклона механических характеристик.

         И, наконец,  на этом же рисунке для сравнения  показана естественная механическая  характеристика двигателя, работающего в разомкнутой системе.

         Говоря  о всех трех рассмотренных  выше системах автоматического  управления, следует отметить следующее.  Увеличение коэффициента усиления  системы ограничивается ее чувствительностью  к помехам. Это обстоятельство объясняется тем, что при появление на входе узла сравнения или после него паразитного сигнала, наведенного например по эфиру или по кабельным соединениям, то при больших коэффициентах усиления эта наводка приведет к изменению режима работы электропривода. Для устранения этого нежелательного эффекта обычно вводятся гибкие отрицательные связи, которые работают только в динамике, т.е. при измене-

-53-

выходных координат электропривода. Использование гибких обратных связей делают системы автоматического регулирования более помехоустойчивыми.

 

5.6. Системы автоматического регулирования переменного тока с частотным управлением.

 

В целях увеличения точности регулирования  выходных координат электропривода переменного тока, также используются замкнутые системы управления. Как известно наиболее перспективным и широко применяемым способом регулирования частоты вращения асинхронных двигателей является частотный способ. Техническая реализация этого способа связана с применением автономных инверторов напряжения. Проанализируем основные особенности замкнутых систем частотного регулирования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, управляемыми с помощью автономных инверторов напряжения. Наибольшее распространение получили две схемы замкнутых электроприводов такого типа:

• Схема с жесткой отрицательной обратной связью по частоте вращения;
• Схема с жесткими отрицательными обратными связями по частоте вращения и по потоку.

Схема электропривода первого типа приведена на рис.5.10. В этой схеме  используется статический преобразователь частоты, на выходе которого изменяются как частота , так и величина действующего значения напряжения . Изменение этих параметров осуществляется с помощью регулятора частоты РЧ и регулятора напряжения РН. Связь между регуляторами частоты и напряжения осуществляется с помощью функционального преобразователя ФП, который обеспечивает требуемое соотношение между частотой и напряжением. Семейство механических характеристик электропривода, выполненного по рассматриваемой схеме, показано на рис.5.11. Жесткость механических характеристик определяется коэффициентами усиления статического преобразователя и регуляторов.

         Недостатком электропривода, выполненного  по схеме с жесткой отрицательной  связью по частоте вращения, является  снижение критического момента  и уменьшение перегрузочной способности двигателя при низких частотах вращения.

         Для устранения указанного недостатка  применяется вторая схема, а  именно схема автоматического  регулирования с жесткими отрицательными  обратными связями по частоте  вращения и магнитному потоку. В этой схеме осуществляется стабилизация магнитного потока двигателя посредством отрицательной обратной связи по потоку. Если в электроприводе оставить

-56-

ко эту обратную связь, то механические характеристики двигателя будут  обеспечивать постоянство критического момента и будут иметь жесткость, соответствующую естественной характеристики. Введение обратной связи по частоте вращения увеличивает жесткость механических характеристик, которые будут иметь вид, показанный на рис.5.12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2-

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                            Лист

3. Электромеханические свойства электроприводов………………………….4

3.1. Основные определения……………………………………………………..4

3.2. Статическая устойчивость электропривода……………………………….6

3.3. Механические характеристики ЭД постоянного тока…………………….9

3.4. Тормозные режимы ЭД постоянного тока………………………………..10

3.5. Режим электродинамического торможения………………………………10

3.6. Режим торможения противовключением…………………………………12

3.7. Режим рекуперативного торможения……………………………………..14

3.8. Механические характеристики асинхронных ЭД переменного тока……16

4. Управление электроприводами в разомкнутых системах…………………24

4.1. Основные показатели процесса регулирования частоты вращения

       электроприводов…………………………………………………………….24

4.2. Классификация способов регулирования частоты вращения ЭД

       в электроприводах…………………………………………………………..26

4.3. Способ регулирования частоты вращения ЭД постоянного тока

        независимого возбуждения изменением  сопротивления в цепи

        якоря…………………………………………………………………………26

4.4. Способ регулирования частоты вращения ЭД постоянного тока

        независимого возбуждения изменением  магнитного потока……………29

4.5. Способ регулирования частоты вращения ЭД постоянного тока

        независимого возбуждения в системе  «генератор-двигатель»………….32

4.6. Способ регулирования частоты вращения асинхронных ЭД

       переменного тока  переключением пар полюсов………………………….34

4.7. Способ регулирования частоты вращения асинхронных ЭД

       переменного тока  введением сопротивления в цепь  ротора …………….35

4.8. Частотный способ регулирования асинхронных ЭД переменного

        тока…………………………………………………………………………..37

5. Автоматическое регулирование частоты вращения в замкнутых

     электроприводах……………………………………………………………...40

5.1. Общие положения…………………………………………………………..40

5.2. Система автоматического регулирования частоты вращения

      двигателя постоянного  тока с жесткой отрицательной обратной

      связью по напряжению……………………………………………………...44

5.2. Система автоматического регулирования частоты вращения

      двигателя постоянного  тока с жесткой положительной  обратной

      связью по току…………………………………………………….…………46

5.3. Система автоматического регулирования частоты вращения

      двигателя постоянного  тока с жесткой отрицательной  обратной

      связью по частоте  вращения………………………………….…………….50

5.4. Системы автоматического регулирования переменного тока с

-3-

    частотным управлением……………………………………………………..53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-57-

Рекомендательный библиографический  список

 

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.:Энергоиздат, 1997.
2. Вершинин В.И., Козярук А.Е., Соловьев А.С. Выбор электроприводов типовых производственных машин и механизмов. Учебное пособие. СпГГИ(ТУ), С.-Петербург, 2000г
3. Вершинин В.И., Загривный Э.А., Козярук А.Е. Электромагнитная и электромеханическая совместимость в электромеханических системах с полупроводниковыми преобразователями. Конспект лекций. СпГГИ(ТУ), С-Петербург, 2000г.