Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрический привод. Учебное пособие
.pdf
Рис. 4.23. Схема питания ДПТ при реостатном способе управ-
ления скоростью
Семейство механических характеристик данной схемы
(рис.4.24) пересекается при скорости идеального холостого
хода, так как последняя не зависит от сопротивления. Характеристика 1 соответствует отсутствию R
, а характеристика
доб
3 – максимальному сопротивлению, когда К1 и К2 разомкнуты. На рис.4.24 обозначены максимальное М
и минимальное М
ствующие им средние скорости
значения момента нагрузки и соответ-
с min
,
ср2
,
ср1
,среднее М
с max
ср3.
с ср
91
Рис. 4.24. Семейство механических характеристик при рео-
статном регулировании
Для характеристики рассматриваемого способа управления целесообразно использовать основные показатели электропривода, изложенные в п. 2.4.
Очевидно, что с ростом R
средние скорости умень-
доб
шаются, то есть направление регулирования – вниз от ос-
новной.
Точность регулирования невелика, так как с увели-
чением R
увеличивается и наклон механических характери-
доб
стик, то есть растет абсолютная ошибка и, тем более, относительная.
Максимальная абсолютная погрешность
max3
имеет
место при максимальном добавочном сопротивлении. Относительную погрешность (ошибку) можно определить по формуле:
*
*
max
max
. (4.59)
ср
При увеличении R
относительная ошибка резко рас-
доб
92
тет, так как одновременно с ростом
Исходя из этого, минимальная средняя скорость
уменьшается
max
.
ср
ср min
включаемая в диапазон регулирования, определяется требуемой точностью. Соответственно диапазон регулирования
скорости (D =
ср max
/
) не превышает (34)1.
ср min
Плавность регулирования определяется дискретно-
стью изменения R
КПД привода низок из-за больших потерь в R
доб.
доб .
Основные достоинства привода с реостатным регулированием - простота реализации и обслуживания, низкая стоимость, высокая надежность.
Введение R
в цепь якоря используется также для
доб
ограничения токов при пуске и реверсе.
В настоящее время реостатный способ управления скоростью ДПТ морально устарел.
Обратимся теперь к способу регулирования скоростью
изменением (ослаблением) магнитного потока.
Схема питания ДПТ при полюсном способе управле-
ния скоростью приведена на рис.4.25.
,
Рис. 4.25. Схема питания ДПТ при полюсном способе регули-
рования скорости
93
Обмотка независимого возбуждения (ОНВ) подключена
к регулируемому источнику напряжения РИН. Регулированием напряжения возбуждения Uв управляют током возбуждения
I
Магнитный поток Ф связан с током Iв кривой намагничива-
в.
ния (см. рис. 4.4). При номинальном Iв магнитная цепь насыщена и практически магнитный поток Ф можно лишь уменьшать относительно его номинального значения Ф
ном
.
Графики электромеханических и механических характеристик при трех значениях Ф приведены на рис. 4.11,а, где
I
доп
и М
- допустимые ток и момент.
доп
В области допустимых моментов снижение Ф приводит к росту . Соответственно при ослаблении магнитного по-
тока направление регулирования – «вверх от основной».
При снижении Ф наклон механических характеристик
увеличивается, то есть увеличивается абсолютная погрешность
определяемая заданными пределами изменения момента
max,
нагрузки. Так как при этом растет и средняя скорость
носительная погрешность
∗
=
max
/
меняется мало.
ср
ср
, от-
Исходя из этого, точность регулирования скорости относи-
тельно велика.
Максимальная средняя скорость ограничивается как
условиями коммутации в коллекторе, так и механической
прочностью электродвигателя. Считается, что при ослаблении
потока диапазон регулирования скорости D(34)1.
КПД привода высок при высоком КПД регулируемого
источника напряжения, питающего обмотку возбуждения.
Быстродействие привода низкое из-за малого быстродействия регулирования тока возбуждения, определяемого
электромагнитной постоянной времени цепи возбуждения
Tв=Lв / Rв, где Lв и Rв индуктивность и активное сопротивление обмотки возбуждения ДПТ. Данная постоянная времени
относительно велика.
Недостатком рассматриваемого способа управления
также является нелинейность регулировочной характеристики
94
– зависимости угловой скорости от напряжения возбуждения.
Кроме того, способ не позволяет получать низкие скорости вращения. В связи с этим способ управления скоростью
изменением потока Ф не является самостоятельным и применяется в приводах с так называемым «двухзонным» регулированием, когда для увеличения скоростей выше номинальной
уменьшают Ф при постоянстве напряжения якоря U, а для
уменьшении снижают напряжение U при постоянстве Ф.
Обычно в таких приводах напряжение якоря изменяют с помощью реверсивного тиристорного преобразователя (ТП), а
обмотку возбуждения питают от нереверсивного ТП.
Основным способом регулирования скорости ДПТ является якорное управление, когда изменяют напряжение якоря
U. Схему питания двигателя в этом случае иллюстрирует
рис.4.26.
Рис. 4.26. Схема питания ДПТ при изменении напряжения
якоря
Якорь ДПТ питается от преобразователя П1 – регулируемого источника напряжения РИН. Рассматриваемую схему
можно назвать системой «преобразователь – двигатель» (П-Д).
В идеализированном случае преобразователь П1 можно
95
считать регулируемым источником ЭДС E
с внутренним со-
п
противлением Rп . При таких допущениях запишем:
п= п
, (4.60)
упр
= п− п, (4.61)
где п – коэффициент передачи;
– сигнал управ-
упр
ления.
Исходя из (8.6), (8.7), (8.12), (8.13) запишем уравнения
механической и электромеханической характеристик системы
П-Д:
=
=
п
Ф
п
Ф
упр
упр
( +
−
( +
−
(Ф)
Ф
)
п
, (4.62)
)
п
. (4.63)
Графики данных характеристик приведены на рис. 4.27.
Рис. 4.27. Характеристики при якорном способе управления
скоростью ДПТ
96
Статические характеристики 2-5 системы П-Д при разном напряжения якоря являются параллельными прямыми. Их
наклон больше, чем у естественной характеристики 1 двигателя из-за наличия Rп.
Обычно увеличение U выше номинального напряжения
якоря нежелательно по условиям коммутации в коллекторе. В
связи с этим направление регулирования – «вниз от основной».
При малых внутренних сопротивлениях преобразователя Rп механические характеристики жесткие, соответственно
точность регулирования относительно высока.
Минимальное среднее значение скорости часто определяется допустимой относительной погрешностью при заданных изменениях момента нагрузки. У разомкнутой системы
П-Д диапазон регулирования скорости D 101. В замкнутых системах диапазон D может достигать 10001 и выше.
Быстродействие привода высокое при быстродействующем преобразователе.
КПД системы П-Д высок при высоком КПД преобразователя.
Разновидности системы П-Д классифицируют, в частности, по типу преобразователя, питающего якорь ДПТ. Основные варианты системы П-Д: «тиристорный преобразователь – двигатель» (ТП-Д); «широтно-импульсный преобразователь – двигатель» (ШИП-Д); «генератор – двигатель» (Г-Д);
«магнитный усилитель – двигатель» (МУ-Д); «электромашинный усилитель – двигатель» (ЭМУ-Д).
В системе «генератор – двигатель» преобразователем
является совокупность генератора постоянного тока независимого возбуждения и приводящего его в движение какого-либо
двигателя, например, асинхронного электродвигателем или
дизеля. От генератора питается якорь двигателя постоянного
тока. Выходное напряжение генератора регулируют, изменяя
ток возбуждения генератора.
97
Основные недостатки системы Г-Д: большое количество вращающихся машин; низкое быстродействие, обусловленное большой электромагнитной постоянной времени цепи
возбуждения генератора; высокий уровень шума.
Электромашинный усилитель (ЭМУ) – это специализированный генератор постоянного тока, обычно имеющий одну
пару полюсов и две пары щеток .Одна пара щеток закорочена.
Условное графическое обозначение ЭМУ приведено на рисунке 4.28,а.
Рис. 4.28. Условные графические обозначениея ЭМУ (а)
и магнитного усилителя (б)
На обмотку управления (возбуждения) ОУ подается постоянное напряжение управления Uу. Незначительное изменения Uу приводят к существенному изменению выходного
напряжения Uя. Отношение выходной мощности ЭМУ к мощности управления может достигать 104-105.
Часто электромашинные усилители конструктивно объединены с асинхронным двигателем.
Магнитный усилитель (МУ) конструктивно схож с
трансформатором и содержит обмотки управления ОУ с большим числом витков и силовые обмотки СО. Условное графическое обозначение однофазного магнитного усилителя с одной обмоткой управления и с одной силовой обмоткой приведено на рис. 4.28,б.
Обмотка управления питается постоянным напряжением. Регулируя данное напряжение, изменяют степень насыще-
98
ния магнитной системы, что приводит к изменению индуктивности силовой обмотки. В системе МУ-Д силовая обмотка
включается между источником переменного напряжения и выпрямителем. К выходу выпрямителя подключен якорь ДПТ.
При изменении напряжения управления изменяется падение
напряжения на индуктивном сопротивлении силовой обмотки ,
что приводит к изменению якорного напряжения ДПТ.
В настоящее время системы Г-Д, ЭМУ-Д и МУ-Д яв-
ляются морально устаревшими.
99
5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
5.1. Обмотки машин переменного тока
К машинам переменного тока относятся, в частности,
асинхронные двигатели, синхронные двигатели и генераторы и
информационные микромашины, например, сельсины и вращающиеся трансформаторы.
Машины переменного тока классической конструкции
имеют статор с многофазной обмоткой, часто трехфазной. Обмотка размещается в пазах на внутренней поверхности статора, который набирается из пластин электротехнической стали,
имеющих форму колец с углублениями (пазами) (рис. 5.1, а).
Простейшим элементом обмотки является виток, который имеет два параллельных проводника, уложенных в двух
пазах на некотором расстоянии у (рис. 5.1, в) (на рисунке показана развертка статора). Шаг обмотки у примерно равен одному полюсному делению :
(5.1)
p/D 2
где D - внутренний диаметр статора; р - число пар полюсов машины.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]