4. Регулируемые электроприводы постоянного тока

4.1. Основные сведения об элементах серии убср

Совершенствование средств преобразовательной техники в течение последних десятилетий способствовало дальнейшему прогрессу в развитии регулируемого электропривода. Электрические двигатели принципиальных изменений не претерпели, хотя применение новых конструкционных материалов и, в первую очередь, повышение класса изоляции позволили существенно интенсифицировать процессы в них и улучшить динамические показатели электрических машин. Регулируемые же источники питания двигателей изменились весьма значительно. В тридцатые годы получило широкое распространение контакторное управление в цепи якоря двигателя и в цепи обмотки возбуждения генератора. В сороковые годы использование электромашинных усилителей позволило внедрить замкнутые системы регулирования, которые характеризуются лучшим качеством процессов. Еще более высокие регулировочные показатели обеспечили управляемые ртутные выпрямители. Наконец, шестидесятые годы явились началом широкого внедрения тиристорной техники.

Какие же регулировочные показатели были улучшены прогрессом преобразовательной техники? Прежде всего, резко уменьшилась мощность сигналов управления на входе преобразователя. На рис. 4.1 а показано ориентировочно, как по годам изменялась мощность управления преобразователем. Если в тридцатые годы она соответствовала мощности цепи возбуждения генератора и для крупных машин достигала десятков киловатт, то в настоящее время мощность на входе систем импульсно-фазового управления СИФУ тиристорных преобразователей не превышает долей ватта и практически не зависит от его выходной мощности. Малая мощность входных цепей позволяет широко внедрять элементы полупроводниковой техники и унифицировать элементную базу схем управления электроприводов.

Р азвитие преобразовательной техники шло также в направлении уменьшения инерционности преобразователей, питающих двигатель. На рис. 4.1 б показано, как по годам уменьшалась величина эквивалентной постоянной времени преобразователей. Так, величины постоянной времени цепи обмотки возбуждения крупных генераторов составляют несколько секунд. В настоящее время динамические возможности электропривода ограничиваются инерционностью двигателя, а не преобразователя. Применение малоинерционных преобразователей, с одной стороны, расширяет регулировочные возможности схемы управления, а с другой, – позволяет снизить относительный уровень требований к настройке ее, так как заданные показатели качества регулирования могут быть достигнуты в более простых схемах и с меньшими затратами сил на их наладку. Сказанное позволяет стандартизировать целые схемы управления и унифицировать методы их расчета и наладки.

Стандартные элементы схем управления электроприводами получили название УБСР – унифицированная блочная система аналоговых регуляторов [6, 8]. Они были разработаны в институте ВНИИ ^“Электропривод” под руководством О.В.Слежановского. Серия элементов УБСР включает в себя усилители постоянного тока, датчики обратных связей, задающие устройства, функциональные преобразователи, источники питания и блоки связи. На усилителях постоянного тока совместно с блоками связи выполняются регуляторы различных типов, с помощью функциональных блоков осуществляются операции умножения, деления и введения различных нелинейностей. Датчики обратных связей производят измерение регулируемых координат, а также потенциально разделяют измеряемые и выходные величины.

Элементы серии УБСР выполнены на стандартных транзисторных модулях. Из них могут компоноваться блоки управления, размещаемые в шкафах. В настоящее УБРС выполняются с применением интегральных микросхем [6, 7].

Прежде чем перейти к анализу схем электроприводов на элементах УБСР, рассмотрим, какие регуляторы встречаются в схемах электроприводов и по каким структурам выполняются типовые схемы управления.