31 (2) Регулирование скорости ад в системе ирс-ад

Р ассмотрим реостатное регулирование скорости АД с помощью импульсного изменения добавочного сопротивления в цепи ротора (система ИРС – АД). Система ИРС – АД имеет в роторе промежуточную цепь выпрямленного тока, состоящую из трехфазного выпрямителя В, дросселя L и добавочного сопротивления R_д , шунтируемого периодически полупроводниковым ключом ПК с частотой.

(8.69)

где t_ц – время цикла, t₁ – время включенного состояния ПК,

t₂ – время отключенного состояния ПК.

При постоянном времени цикла можно осуществлять широтно-им­пульс­ное регулирование эквивалентной величины добавочного сопротивления в роторной цепи АД:

(8.70) / где (8.71) / (8.72)

  скважность, R₂ – активное сопротивление одной фазы обмотки ротора,  активное сопротивление фазы статора, приведенное к ротору, R_др – сопротивление дросселя L, s – скольжение.

При высокой частоте коммутации электронного ключа ПК выпрямленный ток ротора I_d определяется скольжением s и эквивалентным сопротивлением R_э : (8.73)

где Е_do – выпрямленная ЭДС ротора при s=1 без учета угла коммутации (E_do=1,35U_2л , U_2л – линейное напряжение на кольцах АД при I₂=0) , U_щ  падение напряжения на щетках, U_в  падение напряжения на вентиле, (8.74) Х₂ – индуктивное сопротивление фазы ротора, приведенное к ротору индуктивное сопротивление фазы статора.

Система автоматического регулирования скорости включает задающее напряжение U_з.с , датчик скорости ДС, формирующий напряжение обратной связи, пропорциональный регулятор скорости РС, импульсный регулятор тока РТ, систему управления СУ силовым полупроводниковым ключом ПК. В пределах линейной части механической характеристики электромагнитный момент АД пропорционален выпрямленному току ротора I_d :

(8.75) где (8.76)

Если пренебречь погрешностью регулятора тока РТ, то можно принять I_d=I_d,з , где I_d,з – заданное значение выпрямленного тока ротора, которое можно найти как (8.77)

где U_з,т – заданное напряжение, которое определяет величину I_d,з при коэффициенте обратной связи по току К_от .

На основании приведенной на рис.8.9 схемы системы ирс – ад имеем (8.78)

где К_рс – коэффициент усиления регулятора скорости, К_ос – коэффициент обратной связи по скорости.

Подставляя (8.78) в (8.77), а затем в (8.75), получим

(8.79) откуда (8.80)

Обозначим (8.81) (8.82)

т огда получаем окончательное выражение механической характеристики дви­гателя в системе ИРС – АД:

(8.83)

где _о,з  скорость идеального холостого хода АД в замкнутой системе (фиктивная величина), _з,с  модуль жесткости механической характеристики в замкнутой системе.

Таким образом, в пределах действия замкнутой системы механические характеристики АД являются линейными (рис.8.10). Работа АД в системе ИРС – АД ограничивается тремя прямыми: 1 – соответствующей =0; 2 – соответствующей =1 и 3 – соответствующей максимальному моменту М_стоп , определяемому предельным значением выпрямленного тока ротора I_d,з . Выбором коэффициентов К_ос , К_рс , К_от можно получить необходимый модуль жесткости _з,с механической характеристики в замкнутой системе. Добавочное сопротивление R_2д в фазе ротора следует выбирать таким, чтобы пусковой момент на характеристике 1 был меньше или равен минимальному статическому моменту М_с.min электродвигателя. Это условие можно записать в виде (8.84)/ где (8.85) / (8.86)

М_к – критический момент АД, s_к.max , s_ке – критические скольжения АД соответственно для характеристики 1 и для естественной характеристики, R_2,0 – активное сопротивление одной фазы обмотки ротора.

На основании (8.84) – (8.86) определяем добавочное сопротивление R_2д в фазе ротора

(8.87) / (8.88) (8.89)