15.4 Регулирование электропривода постоянного тока с помощью эму с поперечным полем

Из всего многообразия различных схем использования ЭМУ с поперечным полем для регулирования электроприводов постоянного тока рассмотрим лишь три основные схемы, принцип действия которых используется и до сих пор в действующем электрооборудовании промышленных предприятий. Это схемы автоматического управления с так называемыми задержанными обратными связями (схемы с “ отсечками”).

15.4.1 Схема замкнутой САУ с задержанной обратной связью по напряжению (рис. 15.8)

Основное назначение такой схемы регулирования – обеспечить равномерную форсировку электропривода в переходных режимах.

В первый момент после включения ЭМУ и генератора они форсированно возбуждаются под действием намагничивающей силы F₁=7F_H.

Обмотка 2 (размагничивающая) почти весь период пуска не действует ,так как вентильVDне пропускает ток через обмотку (при пускеU_СР>U_Г).

Лишь после того, как напряжение генератора в процессе пуска увеличится примерно до значения вступит в действие размагничивающая обмотка 2 ЭМУ. Усилитель быстро снижает напряжение (F₂ = 6F_Н), форсировка системы Г-Д прекращается.

Таким образом, в этой схеме благодаря задержке (отсечке) действия отрицательной обратной связи по напряжению генератора удается создать максимально возможную форсировку практически в течение всего периода пуска. Изменением величины напряжения сравненияU_СРможно регулировать установившееся значениеU_Ги тем самым величину скорости двигателя.

15.4.2 Схема замкнутой САУ с задержанной обратной связью по току якоря двигателя (рис. 15.9)

Эта схема предназначена для формирования экскаваторной (упорной) электромеханической (механической) характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в системе Г-Д.

Такая механическая характеристика электропривода необходима для механизмов , работающих “ на упор ”,то есть с резким увеличением нагрузки (механизмы черпания эксковаторов, механизм установки валков прокатного стана, толкатели, манипуляторы, гребные винты ледоколов и др.).

Всхеме рисунка 15.9 отрицательная обратная связь по напряжению генератора действует все время , уменьшая равномерность форсировки, что является ( с этой точки зрения) недостатком схемы . Однако , эта отрицательная обратная связь нужна для повышения жесткости механической-характеристики двигателя и увеличения тем самым диапазона регулирования скорости.

При определенной величине (уставке) тока якоря вступает в действие отсечка по току (при этом U_СР = IR, полагая вентиль VD идеальным). Начинается интенсивное размагничивание ЭМУ и генератора за счет действие обмотки 3, обеспечивающей отрицательную обратную связь по току якоря двигателя.

Скорость двигателя быстро снижается, обеспечивая формирование экскаваторной (упорной ) характеристики (см. рис. 15.10). ИзменяяU_СРможно менять установку отсечки по току, то есть менять величины М_ОТСи М_УП (момент отсечки и момент упора ).

На участке до М_ОТС действует лишь отрицательная обратная связь по напряжению. На участке от М_ОТС до М_УП действуют две отрицательные обратные связи – по току и по напряжению. В этот период действие обратной связи по напряжению вредно, так как она уменьшает темп снижения скорости и ухудшает тем самым заполнение диаграммы

15.4.3 С х е м а з а м к н у т о й С А У с с о вм е щ е н н ы м и о т с е ч к а м и п о т о к у и н а п р я ж е н и ю ( рис . 15.11 )

В рассмотренных выше схемах с отсечками по напряжению или по току есть один общий недостаток – это необходимость в источнике напряжения сравнения (U_CР ). Причем это напряжение должно быть достаточно стабильным(иногда его называют эталонным напряжением).

Схема с совмещенными отсечками не требует источника напряжения сравнения, так как использует внутренний источник напряжения (падение напряжения на специальных сопротивлениях или участках цепи).Работу схемы надо рассматривать при трех различных значениях тока нагрузки (см. рис.5.12):

а) при небольших токах (до значения I₁)падение напряжения на сопротивленииr_шменьше, чем падение напряжения на сопротивленииr₁, которое пропорциональноU_Г. Поэтому потенциал в точкеа меньше, чем потенциал в точкеб, и токi₁=0. По обмотке ОУ2 (размагничивающая обмотка управления ЭМУ) протекает токi₂, то естьF_2,действует только отрицательная обратная связь по напряжению генератора, которая увеличивает жесткость механической характеристики электропривода.

б) при токах нагрузки в пределах I_II–I_III падение напряжения наr_шбольше чемr₁. Поэтому потенциалчерез обмотку ОУ2 протекает лишь токi₁, создавая на этой обмотке подпорное напряжение (напряжение сравнения), которое препятствует протеканию токаi₂.На этом участкеi₂=0,, действует лишь отрицательная обратная связь по току якоря системы Г-Д.

в) при токах нагрузки в пределахI_I–I_II по обмотке ОУ2 протекает сумма токовi₁ иi₂, потенциалыпримерно равны.

Поэтому иI, действуют одновременно отрицательные обратные связи по напряжению и току, смягчая механическую характеристику электропривода.

Схема с совмещенными отсечками обеспечивает лучшее заполнение диаграммы

Для реверсивного электропривода схема с совмещенными отсечками несколько сложнее по своему построению, но принцип действия ее такой же. Схема с совмещенными отсечками по рисунку 15.11 была разработана и предложена В.И. Архангельским, и в литературе встречается под названием “схема Архангельского”.