25.Импульсный способ регулирования координат в асинхронных электроприводах.

В последние годы для регулирования координат АД широкое применение нашел импульсный способ. Сущность его заключается в периодическом (импульсном) изменении какого-либо параметра цепей АД или питающей сети. Применительно к АД чаще всего осуществляется импульсное изменение подводимого к АД напряжения или сопротивлений резисторов в цепях ротора или статора.

Принцип импульсного регулирования рассмотрим на примере работы схемы рис 4.39. В этой схеме в цепь ротора включено добавочное активное сопротивление R_2д, которое может закорачиваться ключом К. Допустим, что АД при закороченном сопротивлении R_2д, (ключ К замкнут имеет естественную механическую характеристику I (рис. 4.40, а), а при наличии сопротивления (ключ К разомкнут) – искусственную характеристику II. Предположим, что ключ К может периодически замыкаться и размыкаться с некоторой постоянной частотой и регулируемой в широком диапазоне длительностью его замкнутого состояния. Временная диаграмма работы ключа К может быть проиллюстрирована рис. 4.40, б, где обозначено. t₀ – время открытого состояния ключа, t₃ – время его закрытого состояния, Т=t₃+t₀ – время (период) повторяющегося цикла. Если работу такого ключа характеризовать скважностью , то можно сказать, что естественная характеристика I двигателя (рис. 4.40, а) соответствует скважности (ключ замкнут), а реостатная II – скважности (ключ разомкнут). Если при этом момент нагрузки равен М_с, то скважности соответствует скорость _уст,з, а скважности . Эти два значения являются граничными, предельными скоростями, определяющими диапазон ее регулирования при данном М_с.

26. Назначение следящих электроприводов. Общие принципы их построения.

27. Замкнутые системы частотных асинхронных электроприводов. Их построение и анализ работы.

Рис. 4.2б

28. Типы датчиков обратных связей для контроля линейного и углового положения исполнительного органа в следящих электроприводах. Их устройство, принцип работы, класс точности.

К аналоговым датчикам положения относятся потенциометрические датчики, синусно-косинусные поворотные трансформаторы, сельсины, которые широко применяются в следящих электроприводах. К аналоговым датчикам положения относятся также магнесины и индуктосины. Магнесины (рис. 2.13) предназначены для измерения угла поворота.

Достоинство: более простое устройство, меньшие масса и габариты по сравнению с синусно-косинусно поворотными трансформаторами.

Индуктосины (рис. 2.14) предназначены для измерения линейного перемещения.

29. Следящий электропривод постоянного тока релейного действия с потенциометрическими датчиками.

30. Следящий электропривод постоянного тока непрерывного действия с электромашинным усилителем (эму) и сельсинами.

Схема следящего электропривода этого вида приведена на рис. 6.14. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения М приводит в движение рабочую машину РМ через механическую передачу Р. Якорь двигателя М получает питание от электромашинного усилителя поперечного поля (ЭМУ), который в этой схеме выполняет функции силового преобразователя и одного из усилителей системы.

В качестве датчиков входной _вх и выходной _вых величин в данной схеме используются сельсины, работающие в трансформаторном режиме. Один из них, называемый сельсином-приемником СП, является датчиком выходной величины _вых и устанавливается на валу редуктора Р. Другой сельсин, называемый сельсином-датчиком СД, преобразует входной сигнал _вх в электрический. При показанном на схеме соединении обмоток статоров СД и СП и питании обмотки ротора СД однофазным напряжением переменного тока U_в напряжение на обмотке ротора СП будет пропорционально разности углов _вх и _вых, т. е.

(6.9)

а фаза этого напряжения будет определяться знаком угла рассогласования .

Следовательно, в рассматриваемой схеме включения сельсины СД и СП позволяют выделить сигнал рассогласования т. е. выполняют одновременно функции измерителя рассогласования (элемент 3 на рис. 6.13) и датчиков входной и выходной величин.

Сигнал рассогласования переменного тока поступает на вход фазочувствительного усилителя У1, который усиливает его и преобразует в сигнал постоянного тока, полярность которого определяется фазой сигнала , т. е. знаком разности углов _вх и _вых. Далее этот сигнал, пройдя через корректирующее звено (резисторы R1, R2 и конденсатор С1), поступает на вход усилителя У2, который осуществляет дополнительное усиление сигнала рассогласования.

Выходное напряжение усилителя У2, представляющее собой результирующий сигнал управления следящего электропривода U_, подается на обмотки управления ЭМУ ОУ-I и ОУ-II, включенные по дифференциальной схеме с нулевой точкой. В результате такого включения магнитный поток ЭМУ определяется разностью МДС обмоток ОУ-I и ОУ-II, т. е. разностью токов, протекающих по этим обмоткам. Полярность напряжения U на выходе ЭМУ, подаваемого на якорь двигателя М определяется знаком (полярностью) сигнала U_.

Помимо корректирующего звена, состоящего из элементов R1, R2 и С1, в схеме используется дополнительное корректирующее звено, в состав которого входят резисторы R3, R4 и конденсатор С2. Эти корректирующие звенья обеспечивают требуемое качество регулирования выходных координат электропривода _вых и в динамических режимах его работы.

Работа следящего электропривода происходит следующим образом.

В исходном, согласованном положении _вх=_вых, и двигатель М неподвижен. При изменении _вх возникает угол рассогласования  между положениями роторов сельсинов СП и СД и в соответствии с (6.9) на обмотке ротора СП появляется сигнал . В зависимости от фазы этого сигнала, которая определяется знаком разности , на двигатель М будет подано напряжение U такой полярности, при которой вращение двигателя и исполнительного органа рабочей машины РМ будет происходить в направлении, уменьшающем угол рассогласования . При достижении углом рассогласования  нулевого значения и постоянстве _вх двигатель М отключается и вновь будет находиться в неподвижном состоянии. Таким образом, следящий электропривод работает только при возникновении угла рассогласования между осями датчика и приводного двигателя (исполнительного органа рабочей машины). Процесс работы следящего электропривода сводится к непрерывному автоматическому устранению возникающего рассогласования.

Рассматриваемый следящий электропривод с ЭМУ применяется на мощности от нескольких ватт до десятков киловатт. Он отличается высокой перегрузочной способностью, не вносит искажения в форму питающего напряжения, а при торможении двигателя обеспечивает рекуперацию энергии в сеть. Переход из режима двигателя в режим генератора обеспечивается естественными характеристиками электрических машин и происходит без резких изменений момента двигателя, что имеет большое значение для получения требуемых точности и плавности работы следящего электропривода.

Вместе с тем следящий электропривод, в котором используются электромашинные преобразователи и усилители, характеризуется существенными недостатками. Это относительно невысокое быстродействие, значительные массы и габариты силовой части электропривода, невысокий КПД (0,5–0,6), значительный уровень шума за счет вращающихся частей электромашинного агрегата.

В связи со сказанным в современных системах следящего электропривода обычно используются статические полупроводниковые усилители и преобразователи, применение которых позволяет устранить большинство из отмеченных недостатков, свойственных электромашинным преобразователям.