4.10. Регулирование координат привода в системе «источник тока – двигатель (ит-д)»

На практике часто возникает необходимость регулирования не только скорости, но и момента двигателя, например, когда электропривод используется в различных наматывающих устройствах, где необходимо поддерживать постоянным натяжение наматываемого материала.

Управлять моментом двигателя удобно, используя систему ИТ-Д. До сих пор мы использовали для питания двигателя источники со свойствами источника ЭДС. Такой источник имеет малое внутреннее сопротивление, и при колебании тока не возникает существенных изменений напряжения на зажимах источника. При использовании источника тока мы имеем другую картину (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Вольт-амперные характеристики:

1- идеального источника ЭДС, 2- идеального источника тока

Двигатель, питаемый от источника тока, приобретает специфические свойства. Мы имеем возможность сформировать вертикальную электромеханическую и соответствующую ей механическую характеристики.

.

Изменяя ток возбуждения двигателя с помощью регулируемого резистора Rр (рис. 4.25) и меняя его направление с помощью контакторов К₁ и К₂, нам удается получить механические характеристики во всех четырех квадрантах.

а)

б)

Рис. 4.25. Система ИТ-Д (а) и ее характеристики (б)

Таким образом, этот способ позволяет получить часто необходимые для регулирования моменты простым и естественным способом. При необходимости в таких системах можно обеспечить и регулирование скорости за счёт введения нелинейных обратных связей по скорости или напряжению.

5. Электропривод с асинхронными двигателями

Наибольшее распространение на практике получили короткозамкнутые асинхронные двигатели. Это объясняется их преимуществами, они просты, надёжны, дёшевы и не имеют скользящего контакта.

5.1. Схемы включения и замещения асинхронных двигателей

Для получения электромеханических и механических характеристик асинхронного двигателя (АД) мы будем использовать схему замещения асинхронного двигателя, позволяющую объединить первичную и вторичную цепь двигателя на одной схеме [1; 9; 10]. На схеме замещения (рис. 5.1) каждая из цепей представлена своими активными и индуктивными сопротивлениями. При этом ток, ЭДС и параметры цепи ротора пересчитаны (приведены) к цепи статора, что и позволяет представить цепь статора и цепь ротора на схеме замещения соединенными электрически. Приведение параметров ротора к обмотке статора осуществляется на основании закона сохранения энергии с помощью коэффициента трансформации АД.

, (5.1)

где и - фазные ЭДС статора и ротора.

На практике пользуются приближенной формулой (5.1), где - номинальное фазное напряжение, а - ЭДС фазы неподвижного ротора.

Рис. 5.1. Схема включения асинхронного двигателя

В соответствии с вышесказанным можно записать следующие уравнения:

; ; ; ; . (5.2)

Как известно, наиболее широко используют две схемы замещения АД: Т-образную, более точную, и Г-образную. Учитывая, что точно определить параметры Т-образной схемы трудно, на практике пользуются Г-образной, которая получается из Т-образной переносом намагничивающей ветви и включением ее на напряжение питания.

Рис. 5.2. Г-образная схема замещения

На этих схемах:

- действующее значение фазного напряжения;

, и - фазный ток статора, намагничивающий ток и приведенный ток ротора;

- активные фазные сопротивления соответственно обмотки статора, добавочного резистора и суммарное сопротивление фазы статора;

- активные, приведенные к обмотке статора, фазные сопротивления ротора, добавочного резистора и суммарное сопротивление фазы ротора;

и - индуктивные сопротивления от потоков рассеяния фазы статора и приведенное фазы ротора;

- индуктивное сопротивление контура намагничивания;

R_µ - активное сопротивление контура намагничивания

- скольжение; (5.3)

- угловая скорость вращения магнитного поля статора, (5.4)

(скорость идеального холостого хода);

- частота питающей сети;

- число пар полюсов.

Из схем замещения видно, что , а ток намагничивания , определяющий магнитный поток АД, протекает под действием по отдельной цепи контура намагничивания, определяемой параметрами и , определить его можно как векторную сумму

. (5.5)