4. Обґрунтування і вибір способу керування двигуном

Визначальним при виборі способу регулювання швидкості двигуна є діапазон регулювання, плавність, економічність і точність.

Для заданого діапазону Д=55 вибираємо регулювання швидкості зміною напруги живлення, при цьому регулювання повинне бути плавним. Такий спосіб регулювання буде економічним.

5. Вибір системи керування електроприводом

Системи керування регульованим електроприводом призначені для стабілізації швидкості з точністю і обмеження струму двигуна в статичних і динамічних режимах. Технічними умовами задана точність регулювання Таку точність регулювання може забезпечити система керування зі зворотнім зв’язком за напругою і струмом двигуна. Така система регулювання має високу швидкодію.

6. Розрахунки електромеханічних характеристик двигуна і автоматизованого електропривода

Натуральна механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження описується рівнянням

. /6.1/

При розрахунках частіше користуються електромеханічною характеристикою, яку одержують з /6.1/, підставивши :

( ,

де – опір якорного кола двигуна;

– коефіцієнт передачі двигуна.

( /6.2/

За формулою /6.2/, підставляючи значення та , будують електромеханічну характеристику двигуна :

при

при

Електромеханічна характеристика двигуна

Рисунок 1. Електромеханічна характеристика автоматизованого електропривода

Електромеханічна характеристика автоматизованого електропривода залежить від його структури.

В регульованому електроприводі живлення двигуна здійснюється від перетворювача електричної енергії (ПЕЕ). В якості ПЕЕ в електроприводі постійного струму використовують керовані випрямлячі (ВК) змінного струму у постійний на базі тиристорів чи транзисторів, а також перетворювачі з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). В електроприводах змінного струму в якості ПЕЕ використовують частотні перетворювачі.

Керовані перетворювачі. В залежності від потужності двигуна постійного струму вибирають різні схеми випрямляння – від однофазних до багатофазних. В електроприводах середньої потужності (до 30 кВт) використовують трифазну нульову схему наведену на рис. 2

Рисунок 2. Трифазна нульова схема випрямляння

Схема складається із узгоджувального трансформатора Т, тиристорів TV системи імпульсно-фазового керування (СІФК) і згладжуючого реактора .

Основними характеристиками перетворювача є: характеристика керування і зовнішня характеристика . Властивості тиристорного перетворювача визначаються законом зміни ЕРС вторинної обмотки трансформатора при випрямленому струмі в залежності від вхідної величини, якою є кут керування .

У загальному випадку

,

де де діюче значення фазної ЕРС вторинної обмотки трансформатора, число фаз. Для трифазної нульової схеми . Середній струм і типова потужність трансформатора .

Рисунок 3. Структурна схема СІФК з вертикальним принципом керування

В даний час системи імпульсно-фазового керування виготовляються з використанням напівпровідникових елементів з вертикальним принципом керування, структурна схема якого показана на рис.3. На вході генератора імпульсів ГІ порівнюються опорна напруга (наприклад, пилкоподібна) генератора змінної напруги ГЗН з напругою керування вхідного пристрою ВП. Напруга залежить від режиму роботи двигуна, тобто формується задаючою напругою і напругою зворотних зв’язків. Формування керуючого імпульсу ГІ відбувається в момент зміни знаку різниці напруг і , що здійснює порівняльна ланка ПЛ. Зазвичай, число фаз ГЗН і ВП відповідає числу фаз випрямляча.

Характеристика є нелінійною і залежить від форми опорної напруги. Тому з метою уніфікації розрахунків систем автоматичного регулювання замість характеристик , використовують характеристику , яка у відносних одиницях наведена на рис.4.

_{Рисунок 4. Харектеристика}

При живленні ВК кола якоря двигуна і кутах комутації рівняння зовнішньої характеристики має вид :

/6.3/

де і відповідно зведені до вторинної обмотки індуктивний опір розсіювання обмоток фази трансформатора та їх активний опір; – падіння напруги на відкритому тиристорі.

Напруга на якорі двигуна:

/6.4/

де квівалентний опір керованого випрямляча;

Ом – активний опір згладжуючого реактора.

Індуктивний опір:

Ом /6.5/

де напруга короткого замикання, яка для трансформаторів серії ТС дорівнює 2 %, В і А – відповідно номінальні фазні напруга і струм первинної обмотки трансформатора, – коефіцієнт трансформації.

Щоби напруга на якорі двигуна або , діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора відповідно повинно бути рівним 104 В чи 208 В.

За цією умови коефіцієнт трансформації :

/6.6/

Активний опір фази:

Ом /6.7/

де потужність короткого замикання трансформатора, яка залежить від його потужності. Для трансформаторів серії ТС дані наведені в табл.3.

Таблиця 3

	6,3	10	16	25
	175	220	340	380

Оскільки за паспортом двигуна S=14 кВ А, а в таблиці є значення тільки для S =6.3, 10, 16, 25 кВ А , то S можна знайти тільки шляхом інтерполяції за двома заданими точками. Запишемо рівняння прямої у відрізках:

.

Нашому випадку у= , а х=S . З таблиці 3 маємо, що S=14 S₁=10 м, S₂=16 м, =220Вт, =340Вт. Підставляємо дані значення у рівняння прямої:

;

; ; .