Вопросы и задания
1. Приведите структурную схему и механические характеристики ЭП разомкнутого типа при изменении напряжения питания АД.
2. Приведите структурную схему АЭП замкнутого типа при изменении напряжения питания АД.
3. Приведите механические характеристики АЭП замкнутого типа при изменении напряжения питания АД.
4. Как можно увеличить жесткость механических характеристик АЭП замкнутого типа при изменении напряжения питания АД.
5. Какие недостатки имеет АЭП замкнутого типа при изменении напряжения питания АД.
15. Автоматическое регулирование момента ад с короткозамкнутым ротором при питании его от пч с аин
Необходимость автоматического регулирования момента обоснована в теме 6. Кроме того контур регулирования момента входит как подчиненный контур в САР частоты вращения. Введение подчиненного регулирования позволяет обойтись без Д-части в регуляторе скорости.
При частотном управлении моментом АД ставят целью поддержать постоянным либо потокосцепление Ψ1 статора (в АЭП с АИН), либо потокосцепление Ψ2 ротора (в АЭП с АИТ). Реализация таких управлений позволяет получить механические характеристики АЭП вида
М=СМ(ω1 -рПω) = СМ рП (ω0 –ω), (15.1)
где СМ – постоянный коэффициент; ω1 – частота питающего напряжения; ω0 – синхронная частота вращения поля статора; ω – частота вращения ротора; рП – число пар полюсов статора АД.
Эти характеристики совпадают по форме с механическими характеристиками ДПТ
(15.2)
При питании АД от
ПЧ с АИН можно независимо изменять
величину U1
и частоту ω1
напряжения статора. Найдем законы
изменения U1
и ω1,
при которых будет Ψ1=const.
Из уравнения статора
для установившегося режима получаем
(15.3)
Если пренебречь малым значением падения напряжения R1I1 на активном сопротивлении R1 обмотки статора, то условие постоянства Ψ1 достигается при пропорциональном изменении U1 и ω1
(15.4)
Механические характеристики таковы (рис.13.3в), что критический момент МКР у всех характеристик один и тот же. На рабочем участке механическая характеристика описывается приближенным выражением
(15.5)
Соотношение
(15.4) показывает, что сигналы задания для
контуров регулирования величины U1
и частоты ω1
напряжения должны быть прямо
пропорциональными друг другу.
Функциональная схема САР момента при питании АД от ПЧ с АИН приведена на рис.15.1. В схеме применена неклассическая обратная связь, которая при сигнале задания момента uЗМ должна быть сигналом момента и к тому же отрицательной обратной связью (рис.15.2). Вместо этого применена положительная обратная связь по скорости с сигналом uОСС. Такое решение поясняется тем, что сигнал обратной связи по моменту сложно получить технически. Тем не менее, с такой нестандартной обратной связью при определенных соотношениях между параметрами звеньев автоматики оказывается возможным управление моментом так, чтобы механическая характеристика АЭП имела вид (15.1).
Для доказательства этого примем:
- регулятор момента РМ П-типа с коэффициентом передачи kРМ;
- коэффициент
обратной связи по скорости kОСС
(
);
- коэффициент
передачи АИН
для канала частоты kАИН
(
);
- коэффициент
передачи управляемого выпрямителя (УВ)
для канала напряжения kУВ
(
).
Пропорциональность значений U1 и ω1 обеспечивается блоком канала задания напряжения с коэффициентом передачи kЗН, который найдем из системы
откуда
(15.6)
На основании рис.15.1 можно записать
(15.7)
Выберем коэффициенты
kРМ,
kОСС
и kАИН
такими, чтобы было справедливо равенство
.
Подставляя его в выражение (15.7), получим
(15.8)
Последнее уравнение из (15.8) имеет вид подобный (15.5) и, поэтому, сигнал uЗМ действительно является сигналом задания момента АД. Коэффициент пропорциональности kЗМ между М и uЗМ находим делением (15.5) на (15.8)
(15.9)
После подстановки в последнюю формулу (15.9) значения uЗМ из последней формулы (15.8) получим механическую характеристику АЭП
(15.10)
Регулирование момента получилось астатическим с нулевой ошибкой регулирования, так как момент М пропорционален сигналу задания uЗМ независимо от частоты вращения ω АД (15.9). Механические характеристики получились идеальными (рис.15.3), у которых M=const. Частота вращения ω АД при заданном моменте М определяется частотой ω0 вращения поля статора или частотой ω1 напряжения питания АД (15.10).
Недостатком рассмотренной САР момента является то, что на малых частотах вращения поддержание постоянства потокосцепления Ψ1 статора обеспечением простой пропорции (15.4) нельзя, так как нельзя пренебрегать членом R1I1 в (15.3). Поэтому на малых частотах вращения механические характеристики АЭП будут отличаться от приведенных на рис.15.3.