
- •Томск – 2010 Содержание:
- •Введение
- •Автоматизированный электропривод
- •Механические характеристики электродвигателей
- •Механические характеристики производственных механизмов
- •Механическая характеристика электродвигателя и производственного механизма
- •Механика электропривода
- •Управление движением электропривода
- •Механические характеристики
- •Регулирование координат электропривода
- •3.1. Основные уравнения
- •3.4 Характеристики и режимы при последовательном возбуждении
- •3.5. Номинальный режим. Допустимые значения координат
- •3.6. Регулирование координат в разомкнутых структурах
- •3.7 Регулирование координат в замкнутых структурах
- •3.8 Технические реализации. Применения
- •Силовые схемы электропривода постоянного тока
- •3. Вентильные преобразователи напряжения постоянного тока
- •Датчики положения
- •16.8. Потенциометрические преобразователи
- •Индукционные машины систем синхронной связи - сельсины
- •16.6. Фотоэлектрические преобразователи
- •Вращающиеся трансформаторы
- •Глава 18. Системы отсчета и передачи угла
- •Датчики скорости - тахогенераторы
- •19.5. Фотоимпульсные измерители частоты вращения
- •Датчики тока и потокосцепления
- •Формирование механических характеристик электродвигателей с помощью обратных связей по выходным координатам
- •Корректирующие устройства
- •23.1. Активные корректирующие устройства
- •23.2. Пассивные корректирующие устройства
- •23.3. Цифровые корректирующие устройства
- •23.4. Параллельные корректирующие устройства
- •23.5. Нелинейные и псевдолинейные корректирующие устройства
- •28.2. Последовательные цифровые корректирующие звенья
- •28.3. Параллельные корректирующие звенья
- •28.4. Динамические регуляторы
- •Вентильные электроприводы
- •11 1. Вентильные электродвигатели систем автоматического регулирования
- •11.2. Момент вращения вентильного электродвигателя
- •11.3. Силовые схемы вентильных электроприводов
- •11.4. Передаточная функция вентильного электродвигателя
- •Лекция 13 шаговые двигатели Общие сведения о шаговых двигателях
- •Реверсивные шаговые двигатели
- •Режимы работы и характеристики
- •Силовые схемы шагового электропривода
- •9.1. Асинхронные электродвигатели систем автоматического регулирования
- •9 .2. Расчетная схема и дифференциальные уравнения
- •9.3. Уравнения состояния и структурная схема асинхронного электродвигателя
- •9.4. Передаточная функция асинхронного электродвигателя
- •9.5. Вращающий (электромагнитный) момент асинхронного
- •9.6. Режимы работы асинхронных машин
- •6.4. Автономные управляемые инверторы
- •Электропривод "РэмТэк-03"
11.3. Силовые схемы вентильных электроприводов
Электрические схемы вентильных электродвигателей можно подразделить на схемы с разомкнутой и схемы с замкнутой обмоткой якоря /88, 101/. Ряд схем силовой части вентильных электроприводов представлен на рис. 11.4, 11.5, 11.8, 11.9.
ПУ - преобразующее устройство, вырабатывающее сигналы для управления транзисторами. Преобразующее устройство представляет собой усилитель-выпрямитель или усилитель ограничитель, которые формируют однополярные или двуполярные импульсы
прямоугольной формы для управления полупроводниковыми ключами.
Такую схему имеет бесконтактный моментный электропривод с вентильным электродвигателем типа ДБМ с синусоидальной позиционной модуляцией питающего фазы напряжения.
Благодаря мостовой схеме
включения транзисторов имеется
возможность управлять направлением
тока в фазах, а также смещать эти токи
по фазе на угол
.
Дроссель
выполняет роль сфазированной вольтодобавки
/35/. Суммируясь с напряжением питания,
напряжения вольтодобавки, возникающие
как ЭДС
и
обеспечивают питание секций якорной
обмотки напряжениями, совпадающими
по форме с ЭДС якорных обмоток. Следствием
этого является отсутствие пульсаций
токов
,
фаз обмотки статора и высокий КПД
двигателя. На рис.11.6 представлена
зависимость электромагнитного КПД
вентильного электродвигателя при
различных частотах вращения для схемы
питания с дросселем (вольтодобавкой) и
без него (кривая 2). Эффективность
вольтодобавки очевидна. Электромагнитный
КПД учитывает только потери в обмотке
якоря.
В точке идеального холостого
хода
электромагнитный КПД равен
нулю. Следует отметить, что включение
вольтодобавочного дросселя уменьшает
пульсации момента вращения.
В качестве управляющего воздействия для вентильных электродвигателей, так же как и для двигателей постоянного тока, используют изменение напряжения питания фаз. Однако меняют не
амплитуду напряжения, а применяют импульсные способы управления, при которых коммутатор дополнительно выполняет функции силового регулирующего органа. Технически наиболее просто реализуется широтно-импульсные способы управления, когда частота управляющих импульсов значительно превышает частоту коммутации фаз от ДПР. Широтно-импульсная модуляция позволяет получить квазисинусоидальные токи (см. рис. 11.7) и вращающееся магнитное поле.
Наилучшие результаты (повышение КПД и коэффициента использования) имеем при позиционной модуляции фазных напряжений по синусоидальному закону /35/.Принцип позиционной модуляции использован в системе питания обмоток электродвигателя ДСДА-40-6.
Схема с последовательным соединением фаз представлена на рис. 11.8. Диаграмма токов в фазах и диаграмма формирования магнитодвижущих сил аналогичны представленным на рис. 6.18. Очевидно, что при импульсном питании фаз поле статора вращается дискретно - вектор МДС занимает шесть положений за один оборот. Для снижения пульсаций вращающегося момента и улучшения плавности вращения ротора применяют и широтно-импульсную модуляцию токов фаз. Такая схема широко используется в последнее время для ряда электроприводов, например, для электропривода ПРБ-1 и ПРБ-2 с электродвигателем типа ДСТ
Схема силовой части электропривода ЭПБ - 1 с электродвигателем типа ДВУ представлена на рис.11.9.
Ключи Кл.1 и Кл.2 выполняют две функции:
- обеспечивают режим коммутации тока тиристоров на малой частоте вращения ввиду невозможности самостоятельной коммутации (прерывания тока);
- обеспечивают поддержание в режиме широтно-импульсного модулирования (с частотой 1-2 кГц) заданной величины тока через обмотки электродвигателя, то есть участвуют в регулировании значения тока.
На рисунке:
- ПУ - предварительный усилитель,
- М - модулятор,
- ГОН - генератор опорных напряжений,
- СКВТ - бесконтактный синусо-косинусный вращающийся трансформатор, являющийся датчиком положения ротора,
- ФЧВ - физочувствительный выпрямитель (демодулятор),
- УМ1, УМ2 - усилители мощности,
- СТГ - синхронный тахогенератор,
- ДУ - датчик угла,
- ОУ - объект управления,
- ВД - вентильный электродвигатель.
При размыкании транзисторами Кл.1 и Кл.2 цепи питания обмотки статора ток, протекавший по цепи двух фазных обмоток, замыкается через два диода трехфазного вентильного моста возврата энергии (МВЭ) и осуществляет возврат реактивной энергии источнику питания, Тиристорный коммутатор обесточивается шесть раз каждый период. Можно отключать только один ключ (см. п.6.4).
Диаграммы напряжений в элементах электропривода типа ДБМ представлены на рис. 11.11.
Разности напряжений
поступают на усилители
мощности УМ1 и УМ2, а затем на фазы обмотки
статора. В тех случаях, когда требуется
большая мощность, схему питания
(рис.11.10) усложняют, вводя вместо усилителей
мощности широтно-импульсные модуляторы,
управляющие транзисторами схемы с
параллельным включением фаз к
источнику постоянного тока, рис.11.5. При
этом получается система управления
питающим напряжением с синусоидальной
модуляцией. Модулированные напряжения
фаз имеют вид, показанный на рис.11.7.