Формирование процессов в электроприводах с большим диапазоном изменения момента

Схема электропривода (рис. 4.18) имеет два существенных недостатка. Во-первых, схема не позволяет использовать полную габаритную мощность установленного двигателя. Действительно, ток в якорной цепи, поддерживаемый на постоянном уровне, не может по условиям нагрева превысить номинального значения. Магнитный же поток в двигателях постоянного тока из-за насыщения магнитной системы также не увеличивают выше номинального значения. Поэтому в зоне нагрузок менее предельно допустимых по условиям коммутации, но выше номинальных рассматриваемый электропривод не может даже кратковременно обеспечить требуемых усилий. Во-вторых, при значительном снижении момента на валу двигателя ток в его якорной цепи остается значительным, вызывая неоправданные потери в якорной цепи и дополнительный нагрев двигателя.

Отмеченные недостатки легко преодолеваются, если между регулятором скорости РС и входными цепями КРТЯ и КРТВ включаются функциональные преобразователи ФП1 и ФП2 (рис. 4.21). При этом номинальному моменту двигателя соответствуют точки б и д статической характеристики ФП1 и точки ж и з ФП2. Увеличение напряжения на выходе РС приводит к увеличению сигнала на выходе ФП1 и, следовательно, тока якоря. Напряжение же на выходе ФП2 при этом не повышается, так как увеличивать ток возбуждения двигателя сверх номинального значения неэффективно из-за насыщения его магнитной системы. Уровень ограничения напряжения в регуляторе скорости РС устанавливается соответствующим максимальнодопустимому значению тока якоря двигателя (соответствует точкам а и е на статической характеристике ФП1).

Когда напряжение на выходе РС по абсолютной величине меньше значений, соответствующих точкам б и д (при моментах двигателя менее номинального значения), происходит снижение уставок на входах и КРТЯ и КРТВ. При этом статическая характеристика ФП2 проходит через нуль, обеспечивая реверс момента двигателя. Реализация статической характеристики ФП1 оказывается более простой, когда она соответствует ломаной а - б - в - 0 - г - д -е. Однако в этом случае вблизи нуля электромагнитного момента статическая характеристика канала "напряжение РС – электромагнитный момент" имеет нулевой коэффициент усиления, что ухудшает точностные показатели электропривода. Поэтому вблизи нуля момента ток якоря до нуля не снижают, а оставляют на уровне 0,4...0,5 от номинального значения (ломаная а - б - в - г - д - е). Тем самым достигается заметное (пропорциональное квадрату величины тока якоря) снижение потерь в якорной цепи при незначительном уменьшении коэффициента усиления по моменту.

Электропривод постоянного тока, выполненный по схеме (рис. 4.18), впервые был удачно применен на экскаваторах [4], обеспечив при высоком качестве процессов снижение затрат на вентильные преобразователи. В тех случаях, когда динамические требования к электроприводу умеренные, в цепи якоря включают более дешевые и простые параметрические источники тока: вентильно-емкостные или индуктивно-емкостные, которые хорошо изложены в [3].