книги из ГПНТБ / Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока
.pdf
Для систем с переменной частотой коммутации условие (1-44) удоб нее представить в иной форме:
/ С Р R P = J 3 L E L = Т |
_ 1 - ^ ' ^ В - |
( 1 . 4 5 ) |
Кривые зависимости / с р . г р = |
/ (у) при а = const даны на рис. 1-19. |
|
1-4. Квазиустановившиеся процессы и характеристики систем «ШИП — двигатель» с изменяющейся структурой силовой цепи
Изменения структуры силовой цепи могут быть вызваны большим выход ным сопротивлением источника питания, включением дополнительных сопро тивлений в отдельные ветви ШИП или их односторонней проводимостью^ В пер вых двух случаях изменение структуры силовой цепи обычно происходит в мо менты переключения силовых полупроводниковых приборов и на коммутацион ных интервалах t\ и t\\, длительность которых определяется законом переклю чения, процессы в схемах характеризуются линейными дифференциальными уравнениями с различными коэффициентами.
В случае односторонней проводимости ветвей изменения в структуре^ сило вой цепи могут не совпадать с моментами переключения приборов. Интервалы существования отдельных контуров при этом зависят от величины и характера нагрузки преобразователя. Схемы подобного рода представляют собой нели нейные цепи с дискретно изменяющимися параметрами. К ним относятся преоб разователь с одним коммутирующим элементом (рис. 1-2, а) и реверсивный ШИП с поочередной коммутацией транзисторов в одной диагонали моста.
Электромагнитные процессы в обеих схемах протекают одинаково. При больших нагрузках в системе с ШИП с одним коммутирующим элементом уста навливается режим непрерывных токов, что приводит к сохранению структуры силовой цепи в течение всего периода. При этом характеристики системы ана
логичны ранее рассмотренным в § 1-4. |
|
|
С уменьшением нагрузки / с |
система переходит в режим прерывистых |
то |
ков, при котором на протяжении |
некоторой части второго интервала t n ток |
і я |
равен нулю и цепь якоря разомкнута (рис. 1-20). Рассматривая квазиустановившиеся процессы в силовой цепи, полагая при этом о) = сос р = Е — const, можно выделить три расчетных интервала, на протяжении которых справедливы сле дующие уравнения:
2. |
1 |
di |
_ |
|
_ |
„, |
|
(1-46) |
|
|
<п = |
- Л е н ® . |
|
0 < t < t u ; |
|
||||
|
|
|
1 я Ш |
L |
* |
|
|
|
|
Здесь |
р, = |
Т/Тя1 = |
7 7 , / Z v |
Р п |
= Trn/La; |
/ к , = |
У/г, и / к „ = £//г„ |
- |
|
токи короткого замыкания на интервалах tl |
и t n ; |
r v |
r u — сопротивления |
си |
|||||
ловой цепи |
на этих интервалах. |
|
|
|
|
|
|
||
На первом интервале ty — уТ якорь включен в цепь источника питания и ток в нем увеличивается, причем t", [0] = 0:
f l = / K l ( l - « ) ( l - e - ^ 7 ) . |
( М 7 > |
Максимальный ток к концу интервала ti
'макс = |
IV] = / к 1 0 - » ) О - ^ " P l V ) • |
(1-48) |
В течение второго интервала ток ія уменьшается до нуля:
Іц = ('і М + » / М І ) « ~ Р " ' - Ч І Г |
< М 9 > |
Время существования тока в цепи якоря, определенное из уравнения
|
<ІІГ'ІІ] = 0 ' |
|
41 |
1 = » % ( , _ г * і ) |
(1-50) |
Pi |
|
|
|
|
и-к-х.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,4 |
0,6 0,8 |
1,0 |
0 |
0,2 |
0,4 0,6 0,8 |
1,0 |
|||
|
|
|
Рис. |
1-20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
1-21 |
|
|
|
|
|
|
Средний ток |
в якоре машины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
v |
|
'и |
|
|
|
|
_ |
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- / К І ( 1 - ш ) ( і - Є |
V P ' ) ( - 1 — ^ |
= / к І ( 1 _ ш ) у - |
||||||||||||
|
Pll |
|
In |
о |
P i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
7 K |
l ( l |
- S |
) ( |
l |
- e |
- ^ ) |
^ = £ L . |
d-51) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P I P I I |
|
||
|
Это |
уравнение |
механической |
характеристики |
|
системы |
«ШИП — двигатель» |
||||||||||||
в режиме прерывистых токов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
В |
большинстве |
практических |
случаев |
можно |
|
считать |
= |
r n = г, |
Pj = |
|||||||||
= |
Рп |
= |
Р и / к 1 |
= |
/ к П = |
/ к - |
При |
этом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
/ ср |
= / с |
= |
/ к |
[ |
O - |
^ V |
- O |
F |
; , |
] |
|
|
|
(1-52) |
|
|
|
|
|
ер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и уравнение механической |
характеристики принимает |
вид: |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
/ c p = / "c = V / |
K = V - < B ( v + ^ l ) |
И |
|
(О : |
V - / " c |
|
|
(1-53) |
||||||||
|
|
|
|
|
Y + |
' i i |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Относительное время существования тока на интервале |
t u |
|
|
|
||||||||||||||
' |
II = |
А |
|
1 |
— со ( 1 - < |
|
|
|
|
|
|
|
|
e v P _ l |
+ |
1 |
(1-54) |
||
І П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
со
С учетом формулы (1-54) уравнение механической характеристики (1-53)
преобразуется к виду: |
|
|
|
|
|
||
|
|
' ср / |
с - Т - |
y l n |
е * - 1 |
1 |
(1-55) |
|
|
со |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Жесткость механической характеристики в режиме прерывистых токов, |
|||||||
характеризуемая d/c p /dco = |
F (со, |
р\ у), зависит от угловой скорости, |
коэффи |
||||
циента нагрузки Р и относительной продолжительности включения у. |
На пло |
||||||
скости механических |
характеристик со, / с р = |
1С |
|
|
|||
рывистых |
/ С р . гр (У)> |
определяемой |
|
' с положение границы зоны пре |
|||
уравнением (1-44), зависит от коэффициента |
|||||||
нагрузки |
р. С увеличением |
Р зона |
средних |
значений ія, при которых |
система |
||
работает в режиме прерывистых токов, расширяется (рис. 1-21). Величина / с р . г р зависит также от относительной продолжительности включения силового тран
зистора V- В системах с /j = |
const абсцисса зоны прерывистых'токов максимальна |
||||||
при значении |
у = ут, |
соответствующем |
урав |
|
|
|
|
нению |
|
|
|
|
|
|
|
d |
у |
|
|
|
|
-Ф- |
|
— 1 |
,7Р |
|
її |
гп |
|
||
dl ср. гр . |
Є Р |
=0, |
|
||||
dy |
|
= 1 — Ре' |
|
|
|
||
dy |
|
— 1 |
|
|
|
||
откуда |
|
|
(1-56) |
|
|
o-J' |
|
|
|
|
|
|
+'и |
||
|
|
|
|
|
|
- |
|
Ут = |
|
Р |
|
|
Рис. |
1-22 |
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
Нетрудно показать, что при значениях Р < 0,5 средний граничный ток
режима прерывистых |
токов |
/ с р . г р |
максимален |
при Y — Ут ~ 0>5. |
С ростом р |
|||
значения ут |
увеличиваются |
(рис. |
1-21). Если индуктивность якоря |
очень |
мала |
|||
и р - > со, то форма импульсов тока |
приближается к прямоугольной. При |
этом |
||||||
t u - > 0 и |
уравнение |
механических |
характеристик системы (1-53) |
принимает |
||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 0 = 1 — IJy, |
|
|
(1-57) |
|
а жесткость характеристик |
ш = |
|
dl |
у. |
|
|
||
f (/ с р ) —=Д = |
|
|
||||||
В этом случае механические характеристики системы «ШИП—двигатель» линейны. Они аналогичны механическим характеристикам привода, в котором скорость регулируется изменением сопротивления в цепи якоря машины.
При рассмотрении движения в системе, работающей в области |
прерывистых |
|
токов, электромагнитная инерция якоря может не |
учитываться |
[18] — [20] . |
В этом случае и в переходных режимах средний ток |
/ с и относительная средняя |
|
скорость машины связаны уравнением механической характеристики (1-55). Тогда движение в системе «ШИП—двигатель» характеризуется нелинейным уравнением
_ |
= l c p - / 0 = Y _ T l g |
(1-58) |
|
|
со |
В нереверсивных преобразователях с двумя коммутирующими приборами структура силовой цепи также может оказаться переменной, если в отдельные ветви схемы, например последовательно с обратными диодами, включены допол нительные сопротивления. При этом ток в силовой цепи всегда непрерывен, а параметры ее изменяются в моменты переключения приборов, не зависящие от величины и характера нагрузки ШИП (рис. 1-22). Квазиустановившиеся про-
3 Т. А. Глазенко |
33 |
цессы в такой системе на интервалах tl и t u характеризуются уравнениями:
|
|
Pi |
at |
|
|
|
(1-59) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ри |
|
dt |
/уіі = 0, 0 < |
t < |
1 — у. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Здесь p\ = |
ТУТ ,, |
6 |
= |
TIT |
— коэффициенты цепи |
якоря на интерва- |
||
1 |
Я1 |
11 |
|
|
ЯП |
|
|
|
лах tl = уТ и < п = (1 - |
Y) |
Т; |
|
|
|
|
||
|
' у і = |
' і + |
l ' y I I = ' ї ї |
+ |
Е / Г П |
( 1 " 6 0 ) |
||
— отклонения токов от установившегося значения, соответствующего режиму
динамического торможения |
на интервале |
t n , |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ri |
г1 |
|
« ) = / к , [ 1 - о |
(1-а)], |
|
|
(1-61) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где а |
= г , / г п |
= р , / р и |
= Г я „ / Г я 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Интегрируя уравнения (1-59) и определяя постоянные интегрирования из |
|||||||||||||
граничных условий, справедливых |
для квазиустановившегося |
режима, |
|
||||||||||
|
|
|
|
/ 1 [ 0 ] = / п [ ( 1 - г ) Г ] = / м и н ; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
'•І І [0] = « І [ 7 Г ] = |
/ м а к с , |
' |
|
|
( Ь 6 2 ) |
||||
найдем выражения для |
мгновенных отклонений тока: |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
УІ |
v |
|
J |
^ |
У- мин |
• I |
|
|
(1-63) |
|
|
|
І |
T I |
= / |
у. макс |
Є ~ Р І і ' , |
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
y l l |
|
|
' |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ / ' ( і - , Н > , т ) |
|
, |
> |
'у. макс |
_ / ' ( і - Г » ' т ) |
' |
( 1 . 6 4 ) |
||||
|
' у . мин — |
|
e |
|
|
|
|
s |
^ ° ' |
||||
где |
|
1 — Є Р э |
|
|
|
|
|
1 — е ~ Р э |
|
|
|||
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P,= P l Y + P n 0 - V ) . |
|
|
|
(1-65) |
||||
Размах пульсаций |
тока |
в якоре в квазиустановившемся |
режиме |
зависит |
|||||||||
от параметров цепи якоря Pj и Р п |
|
и относительной |
продолжительности |
вклю |
|||||||||
чения |
Y: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
1у. макс |
' у. мин — * макс — ' мин — * |
|
|
^ |
|
|
' X • |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - е |
|
|
(1-66) |
Среднее значение тока в якоре |
двигателя |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
/ c P = V c p - ^ = = b y ^ + 7 v ^ - r f . -
Р і Р ц
где
(1-68)
' 1 - е ~ Р э
Учитывая формулу (1-68), можно представить уравнение среднего значе ния тока в якоре в виде:
, |
, |
|
U |
(г |
I |
Р |
|
' ~ |
Р |
|
" |
' |
|
|
|
|
|
/ с р П ' |
е " Т І |
т + |
1 |
л |
Г |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е_ |
|
|
|
. |
(1-69) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г. |
|
|
|
|
|
|
Из формулы (1-69) определяется уравнение механической характеристики |
||||||||||||||||
привода для режима непрерывных токов в наиболее общем случае: |
|
||||||||||||||||
|
|
|
Y + Р , - Р и Г — /сі |
|
|
|
|
|
|||||||||
со |
= |
|
|
|
•РіРн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Pi |
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Рн |
|
|
Pi |
|
Рн |
|
(1-70) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
/ с І = |
/ / і / 0 |
|
= / С / / К 1 . |
|
( 1 - 7 1 ) |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Таким |
образом, |
|
жесткость |
механиче |
|
|
|
|
||||||||
ских |
характеристик |
|
привода |
зависит |
|
|
|
|
|||||||||
от |
относительной |
|
|
продолжительности |
|
|
|
|
|||||||||
включения тем в большей степени, чем |
|
|
|
|
|||||||||||||
больше |
ОТЛИЧаеТСЯ |
О Т Н О Ш е Н И е Pj/Pjj от |
|
|
|
|
|||||||||||
единицы. Относительная |
скорость |
идеаль |
|
|
|
|
|||||||||||
ного холостого хода снижается по мере |
|
|
|
|
|||||||||||||
уменьшения |
р (рис. 1-23). |
|
|
|
|
|
|
Рис. |
1-23 |
|
|||||||
|
Как будет показано ниже,. во многих |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
импульсных |
системах |
выгодно |
выби |
0,3 и Р п < 0,3. При этом выраже |
|||||||||||||
рать частоту коммутации такой, чтобы (3j < |
|||||||||||||||||
ние механической характеристики может быть упрощено, если |
(1-68) разложить |
||||||||||||||||
в ряд по степеням Р |
и ограничиться первыми двумя членами ряда. В этом |
слу |
|||||||||||||||
чае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
= |
Y 0 - T ) P I P „ |
|
|
(1 - 72) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P I V + P „ ( 1 - Y ) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Подставляя |
это в уравнение (1-70), найдем |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
< 0 = |
^ Г = = |
^ - |
/ с 1 |
+ 0 |
•у)«] |
(1-73) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Уравнение (1-73) показывает, что относительная скорость идеального хо лостого хода в рассматриваемом случае равна относительной продолжительно сти включения у. Если а = Pj/Pn > 1, то жесткость механических характери стик снижается по мере уменьшения у (рис. 1-23).
Все механические характеристики, соответствующие одному значению от ношения Р / Р ц . пересекаются в некоторой точке О', координаты которой на
плоскости со, /
•сі
(со)0 , = |
|
('d)o' |
= |
1 |
|
|
|
||||
а — |
1 |
• а |
|||
|
|
3* |
35 |
Заметим, что выведенные уравнения справедливы для всех режимов работы машины (двигательный, генераторный, тормозной), поэтому механические ха рактеристики реверсивной системы с несимметричным законом коммутации имеют вид, показанный на рис. 1-23. Механические характеристики неревер сивного электропривода представляют собой семейство прямых линий, соот ветствующих U у > 0.
1-5. Электромагнитные процессы в многофазном ШИП с разделительными дросселями
Схема силовой части многофазного ШИП с параллельным соединением пол ностыо управляемых полупроводниковых ключей ТІ, Т2, . . . , Тт и раздели тельными дросселями в фазах L p изображена на рис. 1-24. Установка раздели-
%Д1 |
±az |
,Дл |
|
|
аДрт |
- 6 |
Ід?2 |
Цдрг |
Ulq>1
+0
Tf
Рис. 1-24
тельных дросселей позволяет уменьшить максимальные значения токов в фазах, приблизив их при достаточно большой индуктивности L p к среднему значению
тока фазы /ф = ijm |
(т — число |
фаз). |
Благодаря разобщению |
потенциалов |
катодов шунтирующих |
диодов Д1, |
Д2, |
. . . . Дп каждый ключ |
коммутирует |
ток одной фазы /ф при изменении относительной продолжительности его вклю чения от 0 до у ->- 1 (рис. 1-25, а—в). При анализе электромагнитных процессов в схемах многофазных ШИП обычно полагают параметры разделительных дрос
селей во всех фазах одинаковыми [26, 126]. В этом случае для режима |
непре |
|||||
рывных токов в фазах |
преобразователя справедливы уравнения (рис. |
1-24) |
||||
і |
|
<*'Фі |
t |
"фі |
'" "н. |
|
L |
P |
~ — 1 |
- V ф і = |
|
||
|
|
at |
|
|
|
|
*-р |
— — |
Г гp^фm |
— "фт |
— "н> |
|
|
|
|
dt |
|
|
|
(1-74) |
2 'Ф* = |
'н> |
|
|
|
||
'-н dt +гнія |
+ Е = u„- |
Уравнение для определения тока в нагрузке ШИП, полученное из системы (1-74), имеет вид:
|
|
|
|
1 |
т |
|
от |
dt |
\ |
|
т |
(1-75) |
|
( |
2 "Ф* = " э ; |
|||||
|
а-7Г + |
|
г » + ^ |
|||
|
|
|
|
ІИ + Е = ИГ |
таким образом, при расчете тока in многофазного ШИП можно пользоваться схемой замещения, состоящей из эквивалентного источника напряжения
т 2 |
(1-76) |
|
|
|
|
|
|
|
,, /: |
|
1 |
||
противо-э. д. с. Е и |
активно-индук |
|
lq>< |
|
|
|
тивного приемника с параметрами |
|
|
|
|
||
= L„ -f- —5- , |
гэ = гн -)- —^- • |
Іф2 |
. |
1 |
. |
|
|
||||||
от от |
|
|
|
|
|
|
(1-77)
В режиме прерывистых токов для тех расчетных интервалов, на которых токи фаз с номерами от 1 до / равны нулю, уравнение экви валентной цепи принимает вид:
|
din |
+ |
rH + |
|
I I dt |
|
|
+ |
• I /„ + £ = от1 |
•I• k=l+\2 «Ф*- |
|
|
|
|
(1-78) |
Выражения для средних значе ний напряжения и„ и токов фаз определяются из уравнений (1-74, 1-75), если положить в них dis/dt — О
и di$kldt = 0:
UH.CP = U3.CP — ІцГр/m, /фйср = = (і/фйср — Uи. ср)/гр . (1-79)
l n |
t |
m |
|
few |
Г |
1 5 |
1 ». |
|
|
m |
|
1 9 f "
Ж) ».?
Рис. 1-25
При анализе процессов в многофазном ШИП, работающем на якорь машины постоянного тока, часто можно считать гн = гр -»• 0 . В этом случае из системы (1-74) легко определяются напряжения на индуктивностях нагрузки и/,н и дрос селя uipk k-ft фазы:
|
2 "Ф* - |
Е |
|
|
«э- |
(1-80) |
|
|
|
|
|
|
|
||
dig _ |
k=\ |
|
|
|
1 + |
V ( * I H ) |
|
dt |
1 + |
Lp/(mLa) |
|
|
|||
|
|
|
1 + |
Lp/mLH |
1 -f- mLn/Lp |
(1-81) |
|
|
|
|
|
||||
В ШИП на полностью управляемых приборах |
напряжения ЫфХ |
„ П |
|||||
имеют форму прямоугольных импульсов амплитуды |
U с относительной |
"фт |
|||||
про |
|||||||
должительностью у1 = f i / T i |
(рис. |
1-25, а—в). |
При |
этом величина эквивалент |
|||
ного напряжения на отдельных расчетных интервалах зависит от числа одно временно включенных транзисторов фаз п > угп. Эквивалентное напряжение « э представляет собой ступенчатую функцию с периодом повторения Т/т, которая
д j
изменяется скачком от максимальных значений nU/m до —^— U (рис. 1-25, ж).
Это напряжение можно представить в виде суммы неизменной составляющей r^—U и составляющей, имеющей форму однополярных прямоугольных импуль сов с амплитудой Ulm, периодом повторения Ти — Txltn и относительной про должительностью
|
_ |
tl — {n — \)T1lm |
_ |
|
п — 1 _ туї — я -)- 1 |
|
|
||
|
У и ~ |
Тх |
|
|
m |
~ |
m |
|
|
Размах пульсаций тока в нагрузке ШИП, обусловленный лишь импульс |
|||||||||
ной составляющей напряжения ыэ > согласно формуле |
(1-72) при |
Р£ = р |
= Р |
||||||
Л/„ = Х / к = - ^ - р у и ( 1 |
- у п ) |
= |
ЛЬ- |
(my - |
п + Ї) (п - |
my). |
(1-82) |
||
|
|
тгз |
|
, |
m2L3 |
|
|
|
|
Если считать, что пульсации напряжения на нагрузке достаточно малы, то |
|||||||||
для оценки |
размаха пульсаций |
фазных токов можно пользоваться формулой |
|||||||
|
|
л/ |
UTi |
|
/ |
ч |
|
|
|
|
|
Д / ф б « — — У і ( 1 — |
Уі). |
|
|
|
|||
|
|
|
Lp |
|
|
|
|
|
|
Ток в |
фазе |
преобразователя г'фК остается'непрерывным, если амплитуда |
|||||||
пульсаций Д/фк |
меньше удвоенного среднего значения |
тока /ф = |
/ф. ср = |
/н/" 1 . |
|||||
т. е. при |
UTifx |
(1 — Y i ) / i p < |
2IH/m. |
Ток источника питания |
многофазного |
||||
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
ШИП (рис. 1-25, е) t n = 2'**»а |
с Р е Д н |
е е |
значение тока источника / п . ср«^нїі - |
||||||
fe=i
1-6. Потери мощности в цепи якоря, в транзисторах и выбор частоты коммутации в системе «ШИП — двигатель»
Мощность, рассеиваемая в цепи якоря двигателя, питающегося от ШИП. всегда несколько больше, чем в случае питания машины от источника постоян ного тока. Дополнительные потери мощности зависят от формы тока в обмотке якоря, которая, в свою очередь, определяется схемой выходного каскада и ча стотой коммутации, выбранной в системе.
Режим прерывистых токов. Такой режим возможен в простейших неревер сивных схемах с одним силовым транзистором при Т > Тя. Если ток якоря имеет форму, близкую к прямоугольной, то среднее и эффективное значения тока в обмотке
V
/ с р = / м а к с ^ / 1 ф = 1 / м а к с ^ = / м а к с ї = / с р / 7 .
О
и коэффициент формы тока в якоре kp = У 1/у. Потери мощности в импульс ных системах электропривода с низкой частотой коммутации растут пропорцио нально кратности уменьшения среднего напряжения на якоре двигателя:
АР я = / э ф ' ' = / с ^ .
Энергетические показатели электропривода в этом случае аналогичны по казателям системы, в которой регулирование скорости вращения производится изменением сопротивления в цепи якоря. Если период Т и постоянная якоря Тя соизмеримы, то потери мощности в режиме прерывистых токов [84]
Д Р я = 4 г ( 2 7 с ) 2 / [ 3 ( ? + |
2 / с / Т р ) ] . |
(1-83) |
Режим непрерывных токов. В. наиболее |
общем случае (Pj ф Р п ) |
потери |
мощности в цепи якоря могут быть определены по формуле:
н е 7 эф Г 7 э ф П |
эффективные значения тока в якоре в первый и второй интер |
||||
валы периода. |
|
формы тока равны: |
|
|
|
Коэффициенты |
|
|
|
||
' э ф ! |
|
]i\dt |
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
/ 2 |
V |
1—V |
|
|
|
ср |
О |
о |
|
|
|
|
|
1 - V |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
'эфП |
|
|
(1-85) |
|
|
|
'У |
_ |
|
|
|
'ср |
1—у |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
о |
При расчете систем электропривода, в которых Pj и Р п < 0,3, можно вос пользоваться более простыми соотношениями (1-72). Тогда кфі х у [1 +
+а.2кХ%'г1\2]. В этом случае
Д Р я = [ 1 + Д / 2 / ( 1 2 / 2 р ) ] [ V r I + ( l -
|
|
- V ) ^ l i ] 4 - |
<Ь86) |
|
где |
« к і = |
V K P I K l = U/ry |
|
от |
|
В большинстве случаев можно счи |
|||
тать Pj = P( I |
= Р, и эффективные токи |
|
||
в цепи якоря |
выражать соотношениями 0,04 |
|||
(1-40). При этом потери мощности в яко |
|
|||
ре машины для систем со знакопостоян |
|
|||
ными выходными импульсами |
0,02 |
|
2_j_ , / 2 г,,,, . _ ,л _ х / р ] =
ЛР я = r I U + r I * [v (і — Т)
|
|
|
|
|
(1-87) |
1,0 |
2М |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
|
со |
знакопеременными |
выходными |
им- |
||||||||
пульсами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А Я я = rl% + \Arll |
f v ( l - Y ) - |
|
|
|
Рис. |
1-26 |
|
|
||
где |
а к == /к //ср.' |
« р — V (1 — Y) — Х/Р — коэффициент |
дополнительных |
по |
|||||||
терь мощности в якоре при питании от ШИП. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Потери в цепи якоря системы «ШИП—двигатель» представляют собой сумму |
||||||||||
основной составляющей |
/j?p r = |
ЛР Я , соответствующей питанию машины от ис |
|||||||||
точника постоянного тока, и добавочной составляющей, обусловленной |
пере |
||||||||||
менной составляющей тока ги : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
АР я. доб /кгар |
— Для систем с Yo = 0, |
|
(1-89) |
||||||
|
|
АР я. доб |
|
— для систем |
с Yo = 0,5. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
на |
Уменьшение |
к. п. д. машины |
вследствие импульсной формы |
напряжения |
|||||||
якоре характеризуется относительными добавочными потерями мощности |
|||||||||||
|
АР я. доб " |
АР я. доб |
/ к |
р |
при Y0 |
= 0, |
|
|
|||
|
ср |
|
'ср |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(1-90) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
АР я. доб ' |
Л ^-ар |
= 4арак при у, = |
0,5. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
' ср |
|
|
|
|
|
|
|
|