Главная Промышленная автоматика.

Для схемы с отсечкой по току можно воспользоваться тон же структурной схемой (см. рнс. 1.14,0), положив Е„„. = 0. Остается справедливым и операторное уравнение (1.85), но теперь

(1.86)

Для схемы с отсечкой по скорости на структурной схеме (см. рис. 1.14, а) HJJ уравнении (1.86) следует принять/,=0. При этом воздействие V получает вид

1=и,р,+£отсуРс.

Прн разгоне двигателя до основной скорости задающий сигнал должен быть равен

и,р, = а£„,

£dH=f;„+/„«d4-A£;

Rd=Ro-Rji - сопротивление преобразователя;

а - коэффициент форсировки, показываюЕций, во скалько раз задающий сигнал превышает результирующий сигнал управления при номинальном режиме двигателя.

Здесь мы изменили обозначение коэффициента форсировки, чтобы избежать путаницы с обозначением угла рег\лпрования вентилей преобразователя.

Схема второй группы с формированием задиЕшя и компенсацией инерцнонностп основных элементов привода может быть построена на базе схемы рис. 1.13, а с узлом задания, выполненным в в-иде формирователя задающего напряжения (рис. 1.13. г). В JTOM случае узел отрицательной обратной связи [ю току, осуществляющий токоогранпчение, может отсутствовать. Компенсация инерцпониости основных элементов привода может быть осуществлена с помощью последовательного корректирующего устройства КУ. структура и параметры которого отличаются от обычно принимаемыч для рассмотренных выше схем.

Если бы удалось полностью компенсировать инерционность всех элементов привода, то заданный формирователем закон изменения скорости двигателя воспроизводился бы системой без искажений и без зайаздывания. В реальных схемах удается лишь частично компенсировать ииерциоииость двигателя и других звеньев системы. При этом управление с помощью ступенчатых задающих сигналов становится неприемлемым из-за возможности недопустимых повышений напряжений и токов в элементах сн-

с темы. Это затруднение устраняется путем использования устройства, преобразующего ступенчатый входной сигнал в задающее напряжение, формируемое в соответствии с заданным законом изменения скорости двигателя.

Структурная схема систены без токоограничения с одной отрицательной обратной связью по скорости и формирователем приведена на рис. 1.14,6. Она отличается от структурной схемы, у показанной на рис. 1.14.0, отсут- ствием цепи отрицательной обратной связи по току и узлов сравнения. Формирователь с передаточной функцией

Лф=---

преобразует ступенчатое входное

напряжение U, в задающее на- Рис. 1.15. График выходного напряжение Ц,, изменяющееся во пряжения формирователя времени по закону прямой линии

и ограниченное по уровню в соответствии с заданной установившейся скоростью двигателя, как показано на рнс. 1.15.

Такой формирователь можно легко выполнить с помощью операционных усилителен. Он состоит (рис. 1.16, о) из интегрирующего звена, выполненного на усилителе У], и диодного ограничителя с усилителем Уг. Изменяя входное сопротивление R\. можно регулировать угал графика выходного напряжения, установившееся значение которого определяется установкой движков потенциометров. На рис. 1.16,6 приведена другая схема формирователя, работающего на принципе заряда емкости С от источника постоянного напряжения Ui, величина которого в несколько десятков раз превосходит значение управляющего напряжения Uy.

Прн отсутствии управляющего напряжения Uy мост М уравновешен, конденсатор С разряжен (разность потенциалов в точках он* равна нулю) При скачке напряжения Uy разность потенциалов между точками а и 6 моста становится отличной от нуля, цепн диодов Д) и Дз запираются, и ток от источника U, протекает через диоды Дз и Дь, в результате чего начинает заряжаться емкость С. В момент, когда напряжение на емкости достигает значения и,, разность потенциалов в точках о и 6 становится равной нулю, заряд емкости прекращается. Форма изменения напряжения на емкости С от О до Uy практически оказывается линейной. В дальнейшем напряжение остается неизменным и равным зна-



чению 1/у. Скорость изменения напряжения на емкости мпжет регу."ироваться сопротивлением R.

Скорость изменения задающего напряжения на вы.ходе формирователя должна быть такой, чтобы темп изменения скорости двигателя н максимальное значение тока главной цепн при пуске


Pirc. 1.16. Прпиципиальная схема формирователя на операционных усилителях (а) ц на пассивных элементах (6).

и торможении не превосходили заданных пределов. Пусковая токовая диаграмма в этом случае будет близка к прямоугольной. Значение тока главной цепи при пуске двигатепя можно определить но приближенной формуле

/=~(Wc)-l-/c,

(1-87)

где /„ и /с - соответственно токн короткого замыкания главной цепи н статический; т - время пуска.

Минимально возможную длительность разгона до номинальной скорости двигателя можно определить нз уравнения (1.87) прп максимально допустимом токе /маш-:

/,,-/с . Тч1И1- , ,

м...-с-If

Компенсация инерционности двигателя, передаточная функция которого может быть представлена как передаточная функция ДВУХ последовате1ьно соединенных эквивалентных инерционных звеньев с постоянными времени Ti и Го-

{т,р+]ЦТа>+1)-

может быть произведена с помощью двух последовательно соединенных форсирующих звеньев. Действительно, если

(7-,р-ы)(Ар-Ц) (Tip--I4TJP--1)

где Ti и Тг в 10 -20 раз меньше 7", и Т, то совместная передаточная функция двигате.1я и компенсирующего устройства

к:=кл.= . -

Т1р-[-1)(т2р--П

что равносильно уменьшению постоянной времени двигателя в 10 -20 раз. Прн этом передаточная функция системы относительно входного воздействия иотучает вид

р,(1-е-1") 1(т,р-Ь1)(т-Ь1И7вР + 1)уР. рт

§ 1.10. выбор оснввных элементов системы с вентильным преобразователем

Выбор схемы выпрямления. В зависимости от мощности и назначения электропривода могут применяться различные с.хемы выпрямления одио(()азннго и трехфазного тока. Основными элементами эти\ схем являются управляемые венгили, в качестве которых используются экситроны. игнитроны, тиратроны, а также полупроводниковые вентили - транзисторы или тиристоры

Нужно стремиться к применению наиболее простых схем \правле11ня, содержащих минимальное количество веитилеп.



2/2??

В случае применении специальных электродвигателей, рассчитанных на максимальное напряжение выпрямителя, питаемого непосредственно от сети, трансформатор не устанавлипается.

?-пр предельный угол горения, опреде-пяемый числом фаз выпрямитетя т:

вр- -.

в табл. 1.8 приведены значения kJ, представляющие собой отношение переменных потерь в двигателе при наличии пульсаций тока к потерям при том же среднем токе, но без пульсаций.

Таблица I 8

6

1.22

1.484

1,84

3.68

7,36

1.11

1,22

1.36

1.67

1.92

2,72

Из табл. 1.8 видно, что с уменьшением угла горения потерн в двигатепе быстро растут. Для уменьшения потерь в двигателе желательно не допускать работы выпрямителя в области прерывистых токов нли во всяком случае стремиться ограничить эту область так, чтобы максимальная величина прерывистого тока была значительно меньше номинального тока двигателя.

При работе в области прерывистого тока значительно уменьшается жесткость механической характеристики привода. При этом возрастает электромеханическая постоянная времени привода и ухудшаются его динамические свойства. Для сглаживания пульсаций тока и сужения области прерывистых токов применяют сглаживающие дроссели (реакторы). Необходимая индуктивность зтнх реакторов и их размеры значительно увеличиваются с уменьшением числа пульсов. Это приводит к возрастанию стоимости реакторов, увеличению электромагнитной постоянной времени главной цепи привода и заметному ухудшению его динамических характеристик.

В табл. 1.9 приведены основные данные, характеризующие наиболее часто применяемые в электроприводе схемы выпрямления. В таблице приняты следующие обозначения:

кс= --отношение эффективного значения иапря-

" жения фазы вторичной обмотки трансформатора к наибольшему значению средней за период выпрямленной э. д. с;

Однако прн этом следует иметь в виду, что упрощение схемы обычно приводит к ухудшению" ее технических показатепен. Поэтому при проектировании обычно принимается компромиссное решение, основанное на технико-экономическом сравнении вариантов.

Прн включении выпрямитепя непосредственно на стандартное напряжение сети переменного тока выпрямленное напряжение обычно сильно отличается от стандартного. Для согласования этого напряжения с номинальным напряжением двигателя постоянного тока выпрямительное устройство - вентильный преобразователь - в большинстве случаев снабжается силовым трансформаторомСхема включения трансформатора в значительной степени определяет свойства вентильного преобразователя и его экономичность.

Важной характеристикой вентильного преобразователя является число фаз т и количество пульсов /Лд, т. е. переходов тока с одного вентиля на другой, в течение одного периода переменного тока. Обычно количество пульсов равно числу управляемых вентилей тв (за исключением однофазной Moqj-овой схемы, где т„-т/2). При этом все одновременно управляемые параллельно или последовательно включенные вентили принимаются за одни эквивалентный вентил7,.

Увепиченне пульсности выпрямителя позволяет получить более гладкие кривые выпрямленного напряжения и тока. Поэтому с увеличением числа пульсов уменьшается амплитуда пульсаций тока якоря двигателя, сужается область прерывистого тока двигателя и уменьшается влияние уравнитепьных токов в реверсивных схемах с синхронным управлением двумя комплектами выпрямителей- Наличие пульсаций тока вызывает дополнительные потерн в двигателе, что может привести к необходимости завышения номинальной мощности двигатетя.

Величина допапнительных потерь существенно зависит от режима работы выпрямителя. При работе в области непрерывного тока коэффициент формы кривой тока к/, т. е. отношение его среднеквадратичного значения к среднему, не превышает 1,11. В области прерывистого тока коэффициент формы зависит от относительного значения угла горения вентилей:





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

0.0038