Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 16

Рис. 5.2 (а). Одноканальная система.

Рис. 5.2 (б). Многоканальная система.

Многоканальные системы, проще в реализации, но обладают большей асимметрией в формировании управляющих импульсов.

При «горизонтальном» принципе управления фазовый сдвиг обеспечивается использованием фазовращающих устройств и в современных САУ применения почти не находит.

5.2. Процессы в силовой цепи УВ-Д.

Процессы в силовой цепи УВ-Д являются более сложными, чем рассмотренные выше из-за наличия в якорной цепи кроме R ещё и индуктивности L и электродвижущей силы E (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Силовая цепь УВ-Д.

При рассмотрении процессов в этой схеме от источника синусоидального напряжения, примем следующие допущения:

1.Электродвижущая сила двигателя  постоянна;

2.Прямое падение напряжения на открытом вентиле постоянно и не зависит от протекающего через него тока;

3.Индуктивное и активное сопротивление якорной цепи постоянны.

Первое допущение объясняется тем, что хотя якорная цепь и обтекается импульсами выпрямленного тока i (рис. 5.4) угловая скорость якоря ДПТ благодаря механической инерционности изменяется пренебрежимо мало.

Падение напряжения на открытом вентиле  составляет 0,75÷1,1В (в зависимости от класса). Поэтому источник может учитывать прямое падение в открытых вентилях и на щётках двигателя.

Рис. 5.4

При подаче управляющего сигнала на УВ с углом регулирования α вентиль открывается и в силовой цепи формируется импульс тока i. Значение α должно лежать в пределах. Для углов α, не удовлетворяющих этому условию, открывания УВ не происходит, т.к. текущее значение напряжения. В течение интервала протекания тока для цепи справедливо уравнение:

                                     (5.1)

где – угловая частота источника питания.

В отличие от случая с активной нагрузкой (рис. 5.1б) в этом режиме, благодаря наличию индуктивности, импульсы тока не заканчиваются при переходе сетевого напряжения через ноль, поскольку на аноде вентиля по отношению к катоду сохраняется положительное напряжение (из-за) . Таким образом угол открывания вентиля

                                                                                                      (5.2)                             

где – угол запирания (закрывания вентиля).

Электромагнитный момент двигателя имеет импульсных характер и его среднее значение определяется по формуле:

                                                                                         (5.3)

Среднее значение электрического момента должно уравновешивать статический момент. Механическая характеристика привода в такой схеме существенно нелинейна и напоминает характеристику двигателя последовательного возбуждения. Прерывистость тока якоря не только делает характеристику нелинейной, но и приводит к увеличению гармонических составляющих, что ухудшает коэффициент мощности системы УВ-Д и увеличивает нагрев двигателя.

Эффективным средством уменьшения диапазона действия прерывистых токов является увеличение фазности и пульсности УВ. Это уменьшает длительность работы каждого вентиля в многофазных преобразователях до, где m – фазность и q – пульсность схемы.

5.3. Системы УВ-Д с нереверсивными 3-х фазными преобразователями.

Рассмотрим свойства электропривода с нереверсивным ТП, выполненным по 3-х фазной мостовой схеме (рис. 5.5).

В якорной цепи взаимодействуют Э.Д.С. преобразователя  (среднее значение выпрямленной Э.Д.С.) и Э.Д.С. двигателя Е, определяемая выражением:

                                                                                                         

коэффициенты  и  в системе СИ одинаковы. Мы в дальнейшем будем обозначать их К.

Рис. 5.5 3-х фазная мостовая схема с нереверсивным ТП.

Рис. 5.6 Силовая цепь постоянного тока.

Силовая цепь постоянного тока в установившемся режиме представлена на Рис. 5.6. Здесь  – внутренне сопротивление преобразователя, характеризующее уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения с ростом тока нагрузки,  – сопротивление якорной цепи двигателя, включающее в себя сопротивление сглаживающего дросселя СД;