Основные понятия и определения в электроприводе. Механическая часть силового канала электропривода. Физические процессы в электроприводе с машинами постоянного тока, страница 17

обеспечивающим управляющие воздействия на двигатель: электрическим преобразователям ПЯ и ПВ (рис. 3.6). Вал двигателя соединен с некоторым механизмом, в общем случае с активной механической нагрузкой МН.

Физические реализации дополнительных устройств, комплектующих электропривод, могут быть весьма разнообразными; далее мы рассмотрим наиболее характерные.

Они могут оказывать и оказывают существенное влияние на свойства и характеристики электропривода, вносят целый ряд ограничений, создают непростые технические проблемы и т.п. Имея все это в виду, начнем с рассмотрения принципиальных возможностей построения различных электроприводов на основе обычной машины постоянного тока, проанализируем способы управления основными координатами, энергетические режимы. Для того чтобы не отвлекаться пока на частности, пусть даже очень важные, и хорошо изучить самое главное, введем ряд допущений.

Допущения

Будем полагать, что каждый из преобразователей ПЯ и ПВ может быть выполнен либо как идеальный управляемый источник ЭДС, либо как такой же источник тока. Мы используем здесь термины «источник ЭДС» и «источник тока» точно в том смысле, в котором они рассматриваются в курсе «Теоретические основы электротехники»: источник ЭДС обеспечивает любое требуемое, определенное входным сигналом значение ЭДС при любом токе (рис. 3.7, а), а источник тока – требуемый ток при любом напряжении на его выводах (рис. 3.7, 6). «Идеальность» источников проявляется в горизонтальности или вертикальности их внешних характеристик (рис. 3.7) во всех четырех квадрантах плоскости и – in. Внутренние сопротивления, которые присутствуют в реальных устройствах и определяют потери в них, будем при необходимости учитывать включением в соответствующие цепи дополнительных резисторов.

Поскольку в дальнейшем нам придется иметь дело не только со статическими, но и с динамическими режимами, примем, что источники в динамике могут быть представлены простейшим апериодическим звеном (рис. 3.7) с коэффициентом передачи  и постоянной времени .


Условимся, что связанная с валом механическая нагрузка МН также может обладать свойствами либо идеального «источника момента» (рис. 3.8, а), либо идеального источника скорости (рис. 3.8, 6). В динамическом отношении она характеризуется моментом инерции J, в который входит момент инерции якоря двигателя и приведенный момент инерции присоединенной механической части.


Мы ввели довольно сильные допущения, существенно идеализировали элементы, образующие вместе с двигателем основу электропривода постоянного тока. Отметим, что не все допущения будут нужны в конкретных задачах, не все возможности будут использоваться, часто можно будет обходиться значительно более простыми условиями, однако некоторая избыточность дает свободу при теоретическом анализе рассматриваемой системы. Отметим, кроме того, что принятая идеализация устройств не делает систему на рис. 3.9 чисто абстрактным образом реального электропривода: современные технические средства, как мы увидим дальше, позволяют получать решения, очень близкие к постулированным.

Каналы управления в электроприводе

Как видно из рис. 3.6 существуют три входа, через которые воздействия извне поступают в силовой канал электропривода: один механический и два электрических – по цепи якоря и по цепи возбуждения.

Будем считать, что по механическому входу в привод поступают возмущающие воздействия, т.е. задается в частном случае некоторый момент () или некоторая скорость (), а в общем случае  или .

Электрические входы будем использовать для управления в этих условиях «свободной» координатой – скоростью (ее интегралом и производными) или моментом (его производными) и соответственно направлением и значением потока энергии.

Структура при зависимом возбуждении


Структура электропривода с двигателями постоянного тока зависимого возбуждения (двигатели последовательного или смешанного возбуждения) приведена на рис. 3.9. Вся цепь возбуждения (рис. 3.9, а), и только ее часть (рис. 3.9, б) связаны с цепью якоря и питаются