7.13. Каскады с однозонным регулированием скорости

Рассмотрим особенности перечисленных упрощенных кас­кадных схем, которые в связи с развитием полупроводниковой техники получили широкое распространение. Схема электри­ческого машинно-вентильного каскада представлена на рис. 7.40,а. Здесь в цепь ротора включен мостовой полу­проводниковый выпрямитель В,к выводам которого через

Рис.7.40. Схема (в) и механические характеристики(б)машинно-вентильного электрического каскада

сглаживающий реактор Рподключен якорь двигателя посто­янного токаДП.Этот двигатель приводит во вращение синхронный генераторСГ,ток возбуждения которого можно регулировать вручную с помощью реостатаR_доб,в. В более общем случае регулирование тока возбуждения может быть автоматическим и осуществляться с помощью предусмотрен­ного для этой цели тиристорного возбудителя.

Наличие неуправляемого выпрямителя в цепи ротора су­щественно изменяет свойства каскада по сравнению с рассмот­ренным каскадом с режимом МДП. Здесь частота и напряже­ние роторной цепи определяются скоростью ротора двигателя, его скольжением, поэтому синхронный режим работы исклю­чен — каскад всегда работает в асинхронном режиме. Одно­сторонняя проводимость цепи якоря ДП,обусловленная на­личием вентилей, исключает возможность изменения направле­ния потока энергии скольжения - машинаДПработает дви­гателем,СГ —генератором, т. е. поток энергии скольжения всегда направлен от ротора двигателя в сеть.

Выпрямитель Вработает на противо-ЭДС двигателя ДП, которой можно задавать любые значения в диапазоне0-Е_д,п,_ном, изменяя напряжениеU_в,д,пи ток возбужденияI_в,д,пмашиныДП. Следовательно, управление потоком мощности скольжения здесь осуществляется в цепи выпрямленного тока. При этом, как было отмечено в § 6.2, для получения механической харак­теристики каскада целесообразно использовать схему замеще­ния, приведенную к цепи выпрямленного тока.

Для рассматриваемого каскада такая схема представлена на рис. 7.41. С ее помощью можно записать уравнение электрического равновесия:

(7.121)

где Е_д,п- ЭДС двигателя постоянного токаДП; Е_d0 -среднее значение выпрямленного напряжения приs =1 иI_d= 0;U_в

Рис. 7.41. Схема замещения цепи выпрямленного тока

и U_щ— падение напряжения на одном вентиле и одной щет­ке на якоре двигателяДПпри протекании выпрямленного токаI_d; x_дв= х’₁ + x₂ —реактивные сопротивления рассеянияАД,приведенные ко вторичной цепи;R’₁ -активное сопротив­ление статорной обмоткиАД,приведенное к цепи ротора;R₂- сопротивление фазы ротораАД; mx_двs/2 -сопротивление, учитывающее падение напряжения, обусловленное процессами коммутации токов. На схеме оно условно изображено в виде реактивного сопротивления, так как не связано с поглощением энергии.

Из (7.121) определим выпрямленный ток ротора:

(7.122)

где E_ = Е_д,п + 2 (U_в + U_щ) = f(I_в,д,п)- суммарная противо-ЭДС в цепи постоянного тока с учетом падения напряжения на вентилях и щетках якоря двигателя;;R_я-сопротивление реактора Р.

Уравнение (7.122) показывает, что при Е_0 ток роторной цепи становится равным нулю при конечном значенииs=s₀ оответствующем режиму идеального холостого хода привода:

(7.123)

Следовательно, воздействием на цепь возбуждения ДП можно изменять скорость идеального холостого хода на искусственной характеристике:

(7.124)

Из данного выражения следует, что при увеличении тока возбуждения I_в,д,ппотокФ_д,пи ЭДСЕ_д,пвозрастают, что влечет за собой снижение скорости идеального холостого хода привода. При Ф_д,п= 0_0и<₀из-за падения напряжения на вентилях и щетках, которое нелинейно зависит от тока и принимается здесь примерно постоянным. Получить в каскаде скорость идеального холостого хода, близкую₀, можно путем изменения знака ЭДСЕ_д,пи направления тока возбужденияI_в,д,п. ПриE_мп= 2(U_в + U_щ) получим_0и=₀. При этом следует иметь в виду, что при изменении знака ЭДС Е_д,пи выполнении неравенства | Е_д,п| >2(U_в + U_щ) якорная цепь оказывается замкнутой вентилямиВнакоротко и ток якоря может быстро возрастать до опасных значений.

Электромагнитный момент двигателя можно определить по элеюромагнитной мощности Р_э,передаваемой роторной цепи:

(7.125)

Здесь учтено, что падение напряжения, обусловленное ком­мутацией, имеет реактивный характер и не связано с потреб­лением энергии. Выражение (7.122) с учетом (7.123) можно представить в виде

(7.126)

Подставив (7.126) в (7.125), получим

( 7.127)