Главная Промышленная автоматика.


Ряс. 2.8. Приищшиальпая схема электропривода с импульсным транзисторным преобразователем

определяется продолжительностью открытого состояния триода Ti. При запирании триода Т, импульс напряжения исчезает, но ток в цепи двигателя благодаря наличию индуктивности не прекращается и протекает в прежнем направлении через шунтирующие диоды Д], Дг и Дз.

При применении транзисторов необ.ходимо предусматривать три источника питания, каждый напряжением (в случае номинального напряжения двигателя 120 в) 40-60 в. Это делается потому, что допустимое напряжение на коллекторе каждого триода составляет менее 60 е. Полный диапазон регулирования скорости разбивается на 2-3 поддиапазона [27]. Сначала (при скорости 0,33 Пн) работает один триод, например Ti. Затем, при скорости от 0,33 до 0,66 п„, начинают работать триоды Т и Тг и,

наконец, иа последнем поддиапазоне - все три триода. Регулирование скорости в пределах поддиапазона осуществляется изменением скважности импульсов при постоянной или переменной частоте (широтная либо частотная модуляция).

Недостатком такой схемы является то, что частота переключения триодов оказывается равной частоте импульсов на якоре двигателя. В случае применения повышенной частоты импульсов, наивыгоднейшей с точки зренпя использования двигателя по мощности, соответственно повысится и частота переключения триодов, что потребует выбора более мощных вентилей н средств их охлаждения (радиаторов).

Более целесообразным является импульсное управление при постоянной частоте с широтпоимпульсной модуляцией, при котором все три триода работают последовательно (поочередно) с периодом Т, определяющим частоту импульсов напряжения, подаваемых на якорь двигателя. Тогда период переключения каждого триода (в рассматриваемом случае при трех триодах) 7"„=37", т. е. частота переключения триодов будет в три раза меньше частоты импульсов, подаваемых на двигатель. Однако теперь увеличится ширина импульсов.

В первом поддиапазоне (если номинальное напряжение двигателя Un равно утроенному напряжению источника питания Уп) ширина импульса , будет изменяться от О до Г, во втором - от 7" до 27" и в третьем - от 27" до 37". Ширина же импульсов, подаваемых на якорь двигателя, остается все время в пределах от О до 7", а их высота (размах) равна £7п (рис. 2.9).

Если применить тиристоры соответствующего класса, а не транзисторы, как это имело место в предыдущем случае, то вместо нескольких нсточников постоянного напряжения может быть установлен один с напряжением Vn, равным номинальному напряжению двигателя Ua-

Прн проектировании системы импульсного управления следует: выбрать схему преобразователя; разработать систему источников питания постоянного напряжения; по току и напряжению силовой цепи выбрать переключающие элементы (транзисторы либо тиристоры); рассчитать радиаторы, необ.ходимые для охлаждения силовых переключающих элементов; выбрать модулятор импульсов, подаваемых на базу, либо управляющий электрод силовых переключающих элементов; выбрать промежуточный суммирующий усилитель; выбрать систему жестких обратных связей и способы токоограничения; произвести расчет корректирующих устройств; выбрать систе.мы защиты элементов схемы.

Выбор схемы преобразователя и частоты коммутации. В зависимости от режима работы электропривода преобразователь

На рис 28 приведена принципиальная нереверсивная схема импульсного управления с тремя переключающими триодами Т,, Тг и Тз При отпирании одного из триодов, например li, двигатель Д получает питание от источника постоянного напряжения ИПТ Это напряжение имеет форму импульса, ширина которого



1 . , "1--1

1 > ,

\ 1*1

г *

1 1 1

Рнс. 2.9. Импульсные диаграммы прн по очередном управлении транзисторами:

а. 6 и в - напряжения, подводимые от 1. 2 и i-r < источников питания, г, д н (--результирующие напряжении для 1, 2 и 3-го поддиапазонов-. („, я2 " 1„з - длительность импульсов, получаемы\ ог отдельных источников питания в I. : и 3-ы поддиапазонах.

тр -

суммарное время переключения триодов, определяемое по кривым рис. 2.10,0 и б, представляющим зависимости <+/Tp = f(Sl) и -/тц = /(«2); постоянная времени коэффициента передачи:

Jir-H 5,15/„

Эт - низкочастотное значение коэффициента усиления

по току в схеме с общим эмиттером; fa - предельная частота для нормального включения; Si - коэффициент форсировки включения:

той импульсов (постоянной величиной времени импульса или паузы) или с постоянной частотой н переменной шириной импульсов. Конструкция силовых переключающих триодов (величина обратного напряжения) преобразователя обусловливает количество (один или несколько) источников постоянного напряжения.

Частсгга коммутации должна выбираться в зависимости от параметров цепи нагрузки (L„ и R„) и максимальной мощности, рассеиваемой силовым переключающим элементом. Повышение частоты импульсов благоприятно сказывается на использовании двигателя по мощности, уменьшении зоны прерывистых токов, уменьшении размаха пульсаций тока и скорости вращения.

Предел увеличения частоты ограничивается мощностью, рассеиваемой переключающими вентилями. В случае применения транзисторов, работающих в режиме переключения, следует иметь в виду, что их нагрев обусловливается как величиной тока в режиме насыщения, так и дополнительными потерями в момент переключения. Остальными потерями в триоде можно пренебречь. Суммарные потерн в триоде [27]

где /.,ф - эффективный ток в коллекторе триода;

г„ - сопротивление коллектора; и„ - напряжение источника питания; /манс - максимальный Т(Ж в коллекторе, являющийся также максимальным током в обмотке якоря:

выбирается либо реверсивным (мостовым), либо нереверсивным. В зависимости от способа модуляции управляющего сигнала с\емы преобразователей могут выполняться с переменной часто-



168 Глава 2. Системы, работающие в режиме стабилизации скорости /м - ток управления базы;

° ток насыщения триода, равный отношению на-

пряжения питания к сопротивлению нагрузки; коэффициент форсировки запирания триода:

/в.„

/в2 - ТОК цепи базы, необходимый для запирания триода (противоположной полярности).


Рис. 2.10. Графики для расчета поте!* в транзистора,ч.

Коэффициент форсировки включения рационально увеличивать лишь до значения 1,5-2, так как дальнейшее увеличение si пе дает существенного уменьшения длительности переднего фронта. Расчет потерь Pbjc производится для максимального значения тока в якоре:

/эф=/срАф.

Коэффициент форл1ы кривой тока приближенно (при Х<СС,3) может быть найден по формуле

2 I ,,"«> \

§ 2.5. Импульсные системы с вентильными преобразователями 169 /и

Ян= -i-;

л - коэффициент пульсаций тока в нагрузке:

ЛГ--Ш-е::] /в 1-е

При а<0,3 я=у„(1-v>,)«.

Пример 2.2. Определить с>ммарные потерн в триоде П4Б, параметры которого приведены в таблица.\ [27]. Пр11.мем коэффициенты форсировки включения и .запирания ii=2.0; s2=l,5; д:=0.2: Ти=0.5: Г„=0.005 сек- (/.=40 е-/ср = 5о; /„ = 100 п.

Псчьзуясь кривыми (./Tp=f(s,) и ( Tp=f(s2) (см. рис. 2.10), найдем:

+,Тр=0,72; (-/Тр=0,34; 20-Ь1

5,15-100

- = 40 мксек.

Суммарное время переключения триодов Д(=40(0;72-)-0;34) =42,4 мксе<, 7=0,2.5.10-== 10- сек.

?=-р- = 1,00кг1(;

/„.„=5[i+2o(-0,5)] =7.2.;

= 6.1 вт;

20=. 0,052 ,

-) =0,542,

42,4-10-«

Ртг=№-7,2-:гТГ-,- ет; «=0,5(1-0,5)0,2=0,05;

2.10-» 4=0,5( 1+-

;;»=6=-0.542= 13,55: 7..с = 13,56.0;11 = 1,49яг

Суммарная мощность рассеяния триода /тр=6,1-(-1,49=7.6 ет превышает --.ппустимую, равн>то 2,5 вт. Следоватезьно, необходима установка охлаждающих радиаторов либо снижение частоты переключения транзисторов. Использование режима работы, соответствующего описанному (см. рис. 2.9), позволяет при повышенной частоте импульсов на якоре двигателя (например, 2 кгц) вы-Орать частоту коммутации транзисторов, равную

- =666 гч.





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

0.0041