- •Одобрено учебно-методической комиссией энергетического факультета
- •Введение
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления
- •1.1. Условные обозначения, применяемые в электрических схемах
- •1.2. Способы пуска и торможения электроприводов с рксу
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Динамическое торможение двигателя постоянного тока в функции скорости
- •Торможение противовключением двигателя постоянного тока
- •Пуск синхронного двигателя в функции скорости
- •Разгон двигателя постоянного тока до скорости выше основной в функции тока якоря
- •Пуск двигателя постоянного тока в функции времени
- •1.3. Защиты в электроприводе
- •2. Способы формирования процессов пуска в регулируемых электроприводах
- •2.1. Оптимальные кривые переходных процессов разгона и торможения электропривода
- •2.2 Связь частотной характеристики электропривода с кривой тока якоря при разгоне
- •2.3. Формирование переходного процесса пуска двигателя в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •Функциональная схема, показатели процесса пуска
- •Анализ показателей пуско-тормозных процессов в разомкнутой системе преобразователь-двигатель
- •2.4. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью отрицательной обратной связи по току якоря
- •2.5. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью гибких обратных связей по напряжению на якоре двигателя
- •2.6. Применение последовательных корректирующих устройств для улучшения формы кривой тока якоря при разгоне электропривода
- •2.7. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью интегрального задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по скорости
- •2.8. Формирование прямоугольной токовой диаграммы с помощью задатчика интенсивности в схеме с отрицательной обратной связью по напряжению на якоре
- •3. Способы поддержания скорости электропривода
- •3.1. Исходные положения
- •3.2. Показатели разомкнутой системы «преобразователь двигатель»
- •3.3. Применение отрицательной обратной связи по скорости вращения двигателя
- •3.4. Применение отрицательной обратной связи по напряжению на якоре двигателя
- •3.5. Применение положительной обратной связи по току якоря двигателя (ir-компенсация)
- •3.6. Регулирование по возмущению
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока
- •4.1. Основные сведения об элементах серии убср
- •4.2. Основные типы регуляторов, реализуемых на операционных усилителях серии убср
- •4.3. Структурные схемы электроприводов на элементах убср
- •4.4. Одноканальная схема вентильного электропривода с подчиненным регулированием Принципиальная схема электропривода
- •Выбор базовых величин переменных
- •Структурная схема электропривода и параметры звеньев
- •Преобразования структурной схемы
- •Настройка контура регулирования тока якоря двигателя крт
- •Настройка контура регулирования скорости крс
- •Статические характеристики электропривода
- •Формирование процессов разгона и торможения привода
- •Процессы в электроприводе, вызванные приложением статической нагрузки
- •4.5. Электропривод постоянного тока по схеме "источник тока - двигатель" Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •Настройка системы электропривода
- •Формирование процессов в электроприводах с большим диапазоном изменения момента
- •4.6. Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости Постановка задачи
- •Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема двигателя при скорости вращения выше основной
- •Структурная схема электропривода при работе в зоне ослабленного потока двигателя
- •Настройка электропривода с двухзонным регулированием скорости. Рекомендации по выбору регуляторов
- •Учет переменных параметров двигателя при настройке крн и крс
- •Статические характеристики электропривода
- •4.7. Электропривод с реверсом поля двигателя
- •4.8. Вентильный электропривод с параллельными регуляторами
- •Функциональная схема электропривода
- •Особенности настройки одноконтурной системы регулирования напряжения
- •5. Регулируемые электроприводы переменного тока
- •5.1. Общие положения. Преимущества электроприводов переменного тока
- •5.2. Понятие векторного регулирования электромагнитного момента в электрической машине переменного тока
- •5.3. Синхронный электропривод с частотнотоковым регулированием момента Конструирование системы управления
- •Функциональная схема электропривода
- •Работа электропривода в установившихся режимах
- •Вывод соотношения для величины электромагнитного момента двигателя
- •Анализ выражения для электромагнитного момента сд в электроприводе с частотнотоковым управлением
- •Статические характеристики электропривода с чту
- •Габаритная мощность силовых элементов в электроприводе переменного тока
- •5.4. Частотнорегулируемые синхронные электроприводы с регулированием продольной и поперечной составляющих тока статора
- •Эволюция силовых цепей, приводящая к вентильному двигателю
- •Функциональная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.6. Особенности формирования моментного треугольника в асинхронных электроприводах
- •5.7. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением Принятый способ формирования момента ад
- •Принципиальная схема электропривода
- •Статические характеристики электропривода
- •5.8. Регулируемые асинхронные электроприводы массовых серий
- •5.9. Асинхронные электроприводы с регулированием напряжения на статоре Функциональная схема электропривода
- •Структурная схема асинхронного двигателя
- •Настройка электропривода
- •Энергетические показатели и рациональные области применения электропривода
- •5.10. Электропривод с машиной двойного питания Общая оценка электроприводов с машинами двойного питания
- •Функциональная схема электропривода
- •Векторные диаграммы и статические характеристики электропривода
- •5.11. Частотнорегулируемый асинхронный электропривод с векторным управлением
- •6. Перспективные электроприводы с нетрадиционными типами двигателей и новейшими источниками питания
- •6.1. Вентильный индукторный электропривод
- •6.2. Электропривод с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
- •7. Следящие электроприводы
- •7.1. Примеры электроприводов с регулированием положения выходного вала рабочего механизма
- •7.2. Ошибки следящих электроприводов в установившихся нормированных режимах
- •7.3. Позиционный тиристорный электропривод постоянного тока Функциональная схема электропривода
- •Настройка электропривода «в малом». Синтез регулятора положения
- •Процессы отработки больших перемещений в схеме с линейным регулятором положения
- •Формирование оптимальных процессов «в большом»
- •С вязь параметров схемы с показателями процессов
- •7.4. Высокоточный следящий электропривод Функциональная схема электропривода
- •Учет упругих податливостей механических звеньев в высокоточных электроприводах
- •Структурная схема неизменяемой части электропривода с учетом упругостей механической системы
- •Пример настройки одноконтурной системы регулирования положения
- •Идея подхода и метод решения задачи
- •Оптимизация параметров эмс для случая 2 1 / тм
- •Оптимизация параметров эмс для случая 1 / тм 2
- •7.6. Электроприводы с модальным управлением. Наблюдающие устройства
- •7.7. Выбор структуры и параметров наблюдающих устройств при ограниченной чувствительности датчиков положения
- •Список литературы
- •Оглавление
- •1. Электроприводы с релейно-контакторными системами управления 9
- •2. Способы формирования процессов пуска 33
- •3. Способы поддержания скорости электропривода 70
- •4. Регулируемые электроприводы постоянного тока 89
- •5. Регулируемые электроприводы 173
- •6. Перспективные электроприводы 259
- •7. Следящие электроприводы 276
5.7. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением Принятый способ формирования момента ад
При построении схем с частотнотоковым управлением асинхронными электроприводами моментный треугольник формируют, задавая, во-первых, величины полного тока статора (или его активной составляющей в схемах с двухзвенным преобразователем частоты) и, во-вторых, величину абсолютного скольжения.
Величина тока статора АД и абсолютное скольжение однозначно определяют моментный треугольник и, следовательно, величину электромагнитного момента.
Действительно, при заданной величине скольжения s:
– во-первых, наблюдается вполне определенное соотношение величин активной и индуктивной составляющих полного сопротивления цепи ротора и, следовательно, 2 – угла сдвига по фазе между первыми гармониками ЭДС ротора E2 и током ротора I2 и;
– во-вторых, в АД устанавливается вполне определенная величина отношения величин токов ротора I2 и намагничивания I0. Это следует из пропорциональности между величиной тока ротора I2 и ЭДС Е2, а последняя , в свою очередь, при заданном скольжении пропорциональна току намагничивания I0.
В результате системе косвенного регулирования момента АД по величине тока статора I1 и абсолютному скольжению соответствует система формирования (построения) моментного треугольника по одной стороне (току статора I1), противолежащему углу (углу между векторами I0 и I2) и заданному отношению длин сторон I0 и I2. При этом два последние условия не являются независимыми друг от друга, а определяются величиной абсолютного скольжения.
Принципиальная схема электропривода
Статорные цепи асинхронного короткозамкнутого двигателя М (рис. 5.17 ) подключены к преобразователю частоты с непо-
средственной связью НПЧ, который выполнен на трех регулируемых источниках тока UZA, UZB и UZC. Каждый из источников тока представляет собой реверсивный тиристорный преобразователь постоянного тока, охваченный отрицательной обратной связью по току фазы и настроенный с помощью регуляторов фазных токов.
Управление НПЧ производится от узла формирования фазных токов, который содержит генератор U низкочастотных синусоидальных колебаний ГСК, три модулятора M1, M2, M3 (U1, U2, U3), сельсин ВЕ, вал ротора которого механически связан с валом двигателя МА, и три демодулятора ДМА, ДМВ и ДМС (UA, UB, UC).
Генератор ГСК выдает три синусоидальные низкочастотные напряжения, образующие симметричную трехфазную систему, и имеет два управляющих входа: по верхнему напряжением UU задается величина амплитуды напряжений на его выходе, по нижнему напряжением UF – задается их частота. При этом верхний канал ГСК реагирует на модуль напряжения UU, при изменении же знака напряжения UF изменяется последовательность чередования фаз выходных напряжений. В схеме заложено поддержание постоянного значения величины абсолютного скольжения, для чего напряжение UF снимается с выхода релейного регулятора РЭ (А2), подключенного на выход регулятора скорости РС.
Электромагнитный момент двигателя формируют, задавая амплитуду тока статора и величину скольжения. Сигнал, пропорциональный желаемой амплитуде тока статора, снимают с выхода регулятора скорости РС и подают на верхний вход генератора ГСК. Далее сигнал поступает через модуляторы М1, М2, М3, сельсин ВЕ и демодуляторы ДМА, ДМВ и ДМС на управляющие входы регулируемых источников тока UZA, UZB, UZC. Желаемая частота напряжения и тока статора задается дифференциальным сельсином ВЕ в соответствии с равенством:
fC = fP + fS = n + s.
Здесь fP – составляющая частоты тока статора, задаваемая вращением ротора сельсина ВЕ. Так как ротор ВЕ механически связан с валом двигателя, то она всегда равна скорости вращения n ротора двигателя; fS – составляющая частоты тока статора, задаваемая ГСК и непосредственно соответствующая скольжению s. В такой схеме как бы ни изменялась угловая скорость двигателя, частота статорного напряжения всегда будет такой, чтобы поддерживалось заданное генераторм ГСК скольжение s.
Величина скольжения в рассматриваемой схеме поддерживается постоянной, а знак – определяется знаком напряжения на выходе РС. Возможно также непосредственное подключение выходных зажимов РС к нижнему входу ГСК.
Если обратиться к функциональной схеме синхронного частотнотокового электропривода (рис. 5.4), то между этими схемами можно найти много общего, особенно в работе узла формирования фазных токов, выполненного на сельсине ВЕ. Чем отличается работа каждого из узлов и как при этом учитывается принцип работы синхронного и асинхронного двигателей?
Внешний контур регулирования скорости выполнен по общепринятой схеме и настраивается регулятором скорости РС (AR), на верхний вход которого подается сигнал с выхода задатчика интенсивности ЗИ (AJ), а на нижний напряжения датчика скорости ДС (UV) (ДС), подключенного через потенциометр RP к тахогенератору BR. Регулятор РС содержит блок ограничения БО (А2), которым задаются предельные значения напряжений UU и UF, а следовательно, электромагнитного момента асинхронного двигателя.
При подаче на вход ЗИ напряжения UВХ увеличивается напряжение на выходе ЗИ, затем – напряжение на выходе РС, а это вызывает появление на трех выходных зажимах ГСК системы трех симметричных синусоидальных напряжений, амплитуда которых соответствует величине напряжения на выходе РС, а частота – напряжению на выходе релейного элемента РЭ. Когда эти три выходных напряжения ГСК пройдут через модуляторы М1, М2 и М3 и будут поданы на три роторных обмотки сельсина ВЕ, то в этих обмотках будут наведены три высокочастотных однофазных тока, создающих МДС, которая имеет высокую (частоты коммутации модуляторов) частоту и поворачивается относительно ротора с угловой скоростью, равной частоте напряжений на выходе ГСК. Амплитуда этой МДС соответствует величине напряжения на выходе РС. В статорных обмотках сельсина ВЕ будут трансформироваться три высокочастотных напряжения, аналогичные напряжениям на выходах модуляторов, а после прохождения их через демодуляторы ДМА, ДМВ и ДМС получится система из трех симметричных синусоидальных напряжений, таких же, какие были на выходе ГСК. Эти три напряжения задают три тока в источниках тока, двигатель МА развивает момент, его ротор придет во вращение с угловой скоростью n, в точности на столько же изменится и частота токов статора, так как вал ротора сельсина ВЕ механически связан с валом МА. В результате скольжение в роторе сохранится неизменным.
Когда напряжение на выходе ЗИ сравняется с UВХ, его рост прекратится. Переходный же процесс нарастания скорости электропривода будет продолжаться, пока не сравняются между собой напряжения с выхода ЗИ и ДС. Тогда напряжение на выходе РС упадет или до нуля (это призойдет в случае, если электропривод работает в режиме идеального холостого хода) или до значения, соответствующего моменту статической нагрузки на валу двигателя.
При торможении электропривода работа протекает аналогично, только знак напряжения на выходе РС изменяется на противоположный и, следовательно, отрицательной будет величина скольжения двигателя.