29 Система электропривода «регулятор напряжения – ад» (система рн-ад)

Полупроводниковые регуляторы напряжения при регулировании величины напряжения искажают синусоидальную форму кривой. В результате на выходе регулятора напряжения, кроме первой, присутствуют и высшие гармоники. Но электромагнитный момент АД определяется первой гармоникой напряжения. Влияние высших гармоник невелико и им можно пренебречь при оценке электромеханических свойств электропривода в установившемся режиме

В дальнейшем рассмотрении системы РН – АД мы будем учитывать линеаризованные характеристики всех элементов, составляющих систему электропривода.

Ч то касается регулирования скорости АД при уменьшении напряжения питания U₁ и постоянной частоте f₁=f_1ном , то вследствие неудовлетворительных механических характеристик АД в разомкнутых системах применяются, главным образом, замкнутые системы РН – АД с отрицательной обратной связью по скорости (рис.8.6). Напряжение, поступающее на обмотку статора АД, можно записать в виде

(8.36)

где К_рн , К_рс – коэффициенты усиления регулятора напряжения РН и регулятора скорости РС,

К_ос – коэффициент обратной связи по скорости (крутизна характеристике тахогенератора ТГ), U_з – задающее напряжение.

Электромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения:

(8.37)

г

72

де М_е(s) – момент АД на естественной механической характеристике при данном скольжении s. При работе АД в системе РН – АД с U_з=const можно линеаризовать зависимость момента от напряжения, приняв

(8.38) где (8.39)

Определяем U₁ из (8.38) и подставляем в (8.36): (8.40)

откуда получаем уравнение линеаризованной механической характеристики АД в замкнутой по скорости системе РН – АД: (8.41)

Обозначим (8.42) (8.43)

Тогда (8.44)

где _о.з – скорость идеального холостого хода АД на линеаризованной механической характеристике (фиктивная величина),

_з.с – модуль жесткости линеаризованной механической характеристики.

73

При рассмотренных условиях линеаризованная механическая характеристика в пределах рабочей зоны, ограниченной характеристиками =F(M, U_з.min) и =F(M, U_з.max), выражается уравнение прямой (8.44). Точки 1–5 механической характеристики АД в замкнутой системе соответствуют различным значениям относительного напряжения , поэтому линейную механическую характеристику электропривода в замкнутой системе можно рассматривать как множество точек, расположенных на разных механических характеристиках АД при разных значениях напряжения питания. При приближении механических характеристик к граничным в действительности происходит заметное отклонение от прямых (штрих-пунктирные кривые на рис.8.7). Скорости _о,з идеального холостого хода являются фиктивными величинами, соответствующими точкам пересечения линейной механической характеристик с осью .

30 Способы регулирования скорости электродвигателей.

С энергетической точки зрения регулирование скорости или момента электродвигателя означает изменение механической мощности

Как следует из анализа энергетических диаграмм электродвигателей, полная механическая мощность Р_мх равна разности электромагнитной мощности Р_эм и мощности потерь в якоре (роторе):

Это выражение показывает возможные способы регулирования скорости электродвигателей. При неизменных параметрах источника питания электродвигателя (_о=const) регулирование скорости при М=const можно осу­ществить за счет изменения потерь мощности Р_пер в силовой цепи. Если источник питания управляемый, то с его помощью можно регулировать подвод электромагнитной мощности Р_эм к электродвигателю (Р_эм=М_о ; _о=var) и реализовать регулирование скорости для М=const при Р_пер=const.

В связи с этим все способы регулирования скорости электроприводов постоянного и переменного тока принципиально можно разделить на две группы.

Первая группа включает способы регулирования скорости, при которых скорость идеального холостого хода _о электродвигателя остается постоянной. Для электроприводов постоянного тока с ДПТ НВ это означает неизменную величину напряжения источника питания и постоянный магнитный поток двигателя, а для асинхронных электроприводов без использования энергии скольжения – неизменную частоту питающего статор напряжения. Эта группа способов регулирования скорости получила название “параметрического” регулирования. При постоянном моменте потери мощности в силовой цепи пропорциональны скольжению

поэтому скорость регулируется за счет изменения скольжения

Хотя двигатели постоянного тока последовательного возбуждения (ДПТ ПВ) не имеют конечного значения скорости идеального холостого хода, реостатное регулирование ДПТ НВ следует отнести к первой группе, как параметрический способ регулирования за счет потерь.

В

74

торая группа охватывает способы, где скорость идеального холостого хода _о электродвигателя изменяется с помощью управляющего воздействия. В электроприводах постоянного тока с ДПТ НВ изменяется или напряжение источника питания при неизменном магнитном потоке двигателя или магнитный поток двигателя при неизменном напряжении на якоре (обычно номинальном).Из асинхронных электроприводов ко второй группе относятся: электроприводы с полюсно-переключаемыми (многоскоростными) АД, частотно-регулируемые электроприводы и каскадные схемы. В способах регулирования скорости второй группы потери мощности в силовой цепи при данном моменте пропорциональны отклонению скорости ротора  от скорости идеального холостого хода _о электродвигателя. Поэтому эти способы еще называют “энергетическими”. Ко второй группе следует отнести и регулирование скорости электроприводов с ДПТ ПВ при изменении напряжения источника питания, поскольку при этом изменяется величина мощности, передаваемой от источника к электродвигателю, т.е. данный способ является энергетическим.