Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

С Конишев МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА Системи автоматизованого електроприводу з дви

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2015-07-10

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 21.5.2024

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ЖИТОМИРСЬКИЙ  ТЕХНОЛОГІЧНИЙ  КОЛЕДЖ

В.С. Конишев

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

Системи автоматизованого електроприводу з двигунами постійного струму

Житомир

2013р.

  1.  Загальні принципи регулювання електроприводу
    1.  Загальні положення

Регульований електропривод є сьогодні основним видом автоматизованого електроприводу. Застосування регульованого електроприводу у складі технологічних машин і агрегатів зазвичай пов'язане з однією з наступних обставин :

  •  необхідністю оперативного управління ходом технологічного процесу (електроприводи вантажопідйомних кранів, екскаваторів, реверсивних прокатних станів і інших машин);
  •  необхідністю встановлювати і точно витримувати технологічний режим (електроприводи станів безперервного плющення, папероробних машин, обробних агрегатів текстильної промисловості та ін.);
  •  необхідністю коригування технологічного процесу (електроприводи живильників, дозаторів та ін.);
  •  автоматичним управлінням режимом обробки матеріалу (електроприводи верстатів з ЧПУ та ін.);
  •  прагнення оптимізувати технологічний процес за витратами електроенергії (електроприводи насосів, вентиляторів, компресорів).

Приведений перелік обставин, що обумовлюють необхідність або доцільність застосування регульованого електроприводу, може бути розширений і доповнений.

У міру розвитку робочих машин і механізмів, застосування високих технологій необхідність в регульованих електроприводах істотно зросла, і автоматизований регульований електропривод складає енергетичну і кібернетичну (з точки зору управління) основу більшості робочих машин і агрегатів в усіх технологічних областях.

Автоматизований електропривод виконує дві технологічні функції:

  •  перетворення електричної енергії в механічну, необхідну для здійснення цього технологічного процесу;
  •  управління технологічним процесом, причому з певною мірою оптимізації цього процесу по ряду критеріїв, таких як: забезпечення максимальної продуктивності, точності і якості обробки, мінімальної витрати енергії і тому подібне; конкретні завдання управління різноманітні і визначаються характером технологічного процесу.

Друга функція автоматизованого електроприводу цілком пов'язана з необхідністю регулювання параметрів руху електроприводу (швидкості, моменту, положення робочого органу). Виконання цієї функції можливе тільки за допомогою використання регульованого електроприводу. Використання для цілей регулювання механічних або гідравлічних засобів (варіатори, коробки передач, гідромуфти та ін.) сьогодні являється технічно і економічно невиправданим.

Під регульованим електроприводом розуміється електропривод, що забезпечує плавне з необхідною точністю регулювання швидкості (чи моменту) в заданому діапазоні. Проте цим вимоги до регульованого електроприводу не обмежуються. Система управління регульованого електроприводу повинна забезпечувати також заданий характер перехідних процесів при зміні швидкості, моменту або інших параметрів електроприводу.

Оскільки за своїми електромеханічними властивостями електродвигуни у звичайних схемах включення не можуть забезпечити регулювання параметрів руху електроприводу з потрібною якістю, для створення регульованого електроприводу доводиться перетворювати електричну енергію, що підводиться до (або відводиться від) двигуна. Перетворення електричної енергії здійснюється за допомогою напівпровідникових перетворювачів.

Регулюючи параметри перетвореної електричної енергії (частоту, напругу, форму і тривалість імпульсів та ін.) вдається отримати потрібні для регульованого приводу механічні і динамічні характеристики. Для управління параметрами (напруга, частота та ін.) напівпровідникових перетворювачів, що входять до складу регульованого електроприводу, служать внутрішні контури автоматичного регулювання: це регулятори струму, ЕРС, струму збудження та ін. У цьому сенсі регульований електропривод завжди є автоматизованим, оскільки містить засоби автоматичного управління, які формують характеристики електроприводу.

Зовнішні контури регулювання визначають параметри руху електроприводу: швидкість або положення робочого органу. Зазвичай ці контури регулювання є замкнутими, тобто мають негативний зворотний зв'язок по параметру регулювання  і відповідний регулятор.

Рис. . Типова схема замкнутого контуру регулювання швидкості.

- швидкість

- напруга завдання

- напруга зворотного зв’язку

- напруга неузгодженості

- регулююча дія

- передавальна функція регулятору

- передавальна функція електроприводу

- передавальна функція ланки зворотного зв’язку

Завдання швидкості може формуватися вручну - машиністом екскаватора, кранівником, оператором та ін., або автоматично - від системи числового програмного управління (системи ЧПУ) в приводі верстатів, від технологічних регуляторів або ЕОМ верхнього рівня автоматизації.

Передавальна функція регулятору швидкості  вибирається такою, щоб забезпечити необхідну якість регулювання за статичними (діапазон, точність) і за динамічними показниками (швидкодія, перерегулювання, коливання тощо).

Двигуни, напівпровідникові перетворювачі електричної енергії, датчики і пристрої автоматичного регулювання параметрів електроприводу у своїй сукупності створюють систему регульованого електроприводу. Ці системи розрізняються, передусім, за видом приводного електродвигуна, а також за видом використовуваних напівпровідникових перетворювачів електричної енергії, що живлять двигун.

Регулювання швидкості - це примусова (засобами управління) зміна швидкості, виходячи з вимог технологічного процесу. Таке регулювання здійснюється при подачі на вхід системи регулювання дії, що управляє. Проте регулювання швидкості може здійснюватися і при незмінній дії, що управляє, коли завдання регулювання полягає в стабілізації швидкості при появі обурюючих дій, наприклад при зміні навантаження, що прикладається до валу електродвигуна.

  1.   Показники регулювання швидкості

Одним з основних показників, що характеризують регулювання швидкості електроприводу, є діапазон регулювання. Діапазон регулювання D - це відношення максимальної сталої швидкості електроприводу до мінімальної при зміні навантаження на валу двигуна в заданих межах.

Рис. . Визначення величини діапазону регулювання

Припустимо, що електропривод має прямолінійні механічні характеристики. Пряма 1 відповідає максимальній механічній (за швидкістю) характеристиці. Тоді при зміні моменту на валу двигуна від  до  можна гарантувати забезпечення швидкості , відповідно до максимального заданого моменту навантаження  (точка a). Припустимо, що регулювальні характеристики приводу пересуваються вниз паралельно характеристиці 1, маючи таку саму жорсткість , що характерно для більшості сучасних систем регульованого електроприводу. Очевидно, що нижня гранична характеристика, яка забезпечуватиме необхідний максимальний момент, буде характеристика 2. Тоді мінімальна гарантована швидкість, яку можна забезпечити при заданих змінах навантаження, буде , що відповідає точці b. Діапазон регулювання буде

     ( .)

З графіків  маємо:

Підставляючи ці значення в ( .1), отримаємо:

    ( .)

З цієї формули виходить, що діапазон регулювання залежить від жорсткості механічних характеристик приводу: чім більшою є жорсткість, тим більшим буде діапазон регулювання.

Другим важливим показником якості регулювання є точність регулювання швидкості. Статична помилка  характеризує реакцію електроприводу на збільшення або зменшення навантаження. Якщо ми аналізуємо регульований електропривод, що має лінійні (лінеаризовані) механічні характеристики, які залежно від дії, що управляє, можуть безступінчато переміщатися вниз від основної з постійною жорсткістю  (див. ), то абсолютна статична помилка дорівнюватиме:

      ( .)

Відносна величина помилки знаходиться як відношення абсолютної помилки до базової (заданої) швидкості (заданої швидкості холостого ходу).

      ( .)

Рис. .  Визначення статичної помилки

З (1.3) і (1.4) витікає, що величина статичної помилки пов'язана з обуренням за навантаженням й зворотно пропорційна жорсткості механічних характеристик: чим більше жорсткість, тим менше статична помилка.

Зазвичай жорсткість механічних характеристик електроприводу з розімкненою системою управління недостатня для досягнення необхідного діапазону регулювання і необхідної статичної точності. Тому в регульованих електроприводах, як правило, використовуються замкнуті за швидкістю системи регулювання.

  1.  Вплив негативного зворотного зв'язку на механічні характеристики.

Рис. . Структурна схема електромеханічної системи

На  представлена структурна схема електроприводу з лінійними механічними характеристиками і замкнутою за швидкістю системою управління, що характеризується двома інерційностями: електромагнітною з постійною часу Те і електромеханічною з постійною часу Тм . В цій схемі привод охоплений негативним зворотним зв'язком за швидкістю. У такій схемі величина швидкості холостого ходу  визначатиметься різницею заданої і дійсної швидкостей.

    ( .)

Якщо до валу приводного електродвигуна прикладається навантаження Мс, то швидкість приводу зменшиться на величину . Для визначення цієї величини знайдемо за схемою  передавальну функцію електроприводу при впливі по навантаженню:

   ( .)

де   коефіцієнт підсилення розімкненої системи.

У сталому режимі, вважаючи р=0 передавальний коефіцієнт приводу буде:

    ( .)

Порівнюючи отриману передавальну функцію з передавальною функцією розімкненої системи, визначимо, що в замкнутій системі жорсткість механічних характеристик підвищується в К+1 раз.

     ( .)

Отже, помилка за швидкістю при додатку навантаження Мс буде:

     ( .)

тобто помилка зменшиться в (К+1) раз в порівнянні з розімкненою системою.

Оскільки діапазон регулювання швидкості приблизно пропорційний жорсткості механічних характеристик (1.2), то в замкнутій за швидкістю системі в порівнянні з розімкненою діапазон регулювання збільшується приблизно в (К+1) раз.

Розглянемо механізм дії негативного зворотного зв'язку (див. ).

Характеристики 1-4 - це механічні характеристики приводу з розімкненою системою управління (за напругою U1-U4). Якщо задано значення швидкості , то при Мс=0 привід працюватиме із заданою швидкістю (точка a). При збільшенні навантаження Мс і розімкненій системі регулювання швидкість двигуна знизиться відповідно до навантаження – точка b при навантаженні MC1, точка c при навантаженні MC2 ,точка d при навантаженні MC3.  При цьому двигун працює на механічній характеристиці, (див пряму - d), що має жорсткість  і зменшення  швидкості визначається величиною

Рис. . Дія негативного зворотного зв'язку за швидкістю

У замкнутій системі регулювання процес зміни швидкості є іншим. Після збільшення навантаження до MC1  (характеристика 1) швидкість почне знижуватися до точки b. При цьому зменшується сигнал зворотного зв’язку за швидкістю, збільшиться неузгодженість и, відповідно збільшиться сигнал завдання швидкості  (див (1.5). Сигнал завдання збільшиться до величини , і двигун автоматично перейде на механічну характеристику 2 і після завершення перехідного процесу працюватиме в точці e.

Таким чином, у розімкненій системі регулювання при статичному моменті навантаження МС = МC2,  привод працюватиме в точці c, якщо МСС3, то привод працюватиме в точці d.

Відповідно у замкнутій системі регулювання при статичному моменті навантаження МС = МC2,  привод працюватиме в точці f, якщо МСС3, то привод працюватиме в точці h.

Зменшення швидкості у замкнутій системі регулювання значно менше у порівнянні зі зменшенням швидкості у розімкненій системі регулювання :

      ( .)

Ми бачимо, що механічна характеристика замкнутої системи є сукупністю точок a-e-f-h, що належать механічним характеристикам розімкненої системи з різними значеннями швидкості холостого ходу. Жорсткість механічної характеристики замкнутої системи (пряма 5) буде вища за жорсткість характеристик розімкненої системи

Як випливає із структурної схеми (дів ), передатна функція електроприводу по каналу управління :

    ( .)

Де К=Кп КЗЗ

Передавальна функція за обуренням по навантаженню виражається формулою (1.6)

Використання негативного зворотного зв'язку за швидкістю дозволяє підвищити швидкодію електроприводу при зміні сигналу управління і при відпрацюванні обурюючої дії. Це витікає з того, що електромеханічна постійна часу Тм, яка характеризує інерційність механічної частини електроприводу, зменшується в замкненої системі в (К+1) раз, тобто

Це дуже важлива властивість - підвищення швидкодії приводу, яке дає негативний зворотний зв'язок за швидкістю, зв'язано з істотним недоліком  зростанням коливальності приводу. Як відомо, якщо Тм>4Те, то перехідні процеси в приводі носять експоненціальний характер без коливань. Якщо ж Тм <4Те, то перехідний процес носить коливальний характер.

Зазвичай електромеханічна постійна часу Тм більше, ніж 4Те, і в розімкненій системі регулювання швидкості коливань не спостерігається. Введення негативного зворотного зв'язку за швидкістю зменшує еквівалентну електромеханічну постійну часу ТМЗ, причому, чим більше коефіцієнт зворотного зв'язку за швидкістю КШ, тим менше ТМЗ. Тому в замкнутих системах при використанні негативного зворотного зв'язку за швидкістю ТМЗ стає менше е, і перехідні процеси в системі набувають коливального характеру.

Таким чином, введення негативного зворотного зв'язку за швидкістю підвищує жорсткість механічних характеристик приводу, зменшує статичну помилку, розширює діапазон регулювання швидкості, підвищує швидкодію приводу, але веде до коливальності перехідних процесів. Для зниження коливальності в систему регулювання вводять динамічні ланки, що коригують.

  1.   Основні системи регульованого електроприводу

Розвиток систем регульованого електроприводу історично був пов'язаний з розвитком перетворювальної техніки. Нині усі системи регульованого електроприводу виконуються на основі силових напівпровідникових перетворювачів, побудованих на керованих напівпровідникових приладах. У таблиці 5.1. приведені основні характеристики найбільш поширених систем регульованого електроприводу.

Таблиця 1.1 - Основні системи регульованого електроприводу

Тип регульованого електроприводу

Потужність

кВт

Ном. швидкість об/хв

Діапазон регулювання

Використання

1. Частото регульований асинхронний електропривод (ПЧАД)

1.1. На базі низьковольтних (380В) асинхронних к.з. двигунів загального застосування і транзисторних перетворювачів частоти

0,5-250

До 3000

20:1

Різні технологічні машини і устаткування, насоси, вентилятори та ін.

1.2. На базі спеціальних асинхронних двигунів і транзисторних перетворювачів частоти

1,0-100

До 12000

400:1

Електроприводи головного руху металорізальних і ін. станків

1.3. На базі інтегрованих конструкцій (електрошпинделі, електроверетена)

0,1-60

До 50000

400:1

Металорізальні верстати, текстильне устаткування та ін.

1.4. На базі асинхронних к.з. двигунів напругою до 1150В і транзисторних перетворювачів частоти

400-3000

До 3000

20:1

Насоси, вентилятори, різне технологічне устаткування

1.5. На базі асинхронних двигунів і перетворювачів тиристорів частоти

250-8000

До 3000

20:1

Насоси, вентилятори, різне технологічне устаткування

2. Вентильний двигун (безщіткова електрична машина постійного струму)  ВД

2.1. На базі синхронних двигунів із збудженням від постійних магнітів і транзисторних комутаторів

0,150

До 3000

10000:1 і вище

Приводи подач металорізальних верстатів, роботи та ін. устаткування

2.2. На базі високовольтних синхронних двигунів і комутаторів тиристорів

400 -10000

До 3000

10:1

Насоси, турбокомпресори, гірське і металургійне устаткування


Таблиця 1.1 - Основні системи регульованого електроприводу (Продовження)

3. Електроприводи постійного струму з живленням від керованого напівпровідникового випрямляча (ТПД)

3.1. На базі високомоментних двигунів постійного струму і керованих перетворювачів тиристорів (чи транзисторних широтно імпульсних)

0,5-30

До 1500

10000:1

Електроприводи металорізальних і інших верстатів, різне високоточне устаткування

3.2. На базі двигунів постійного струму загального застосування і перетворювачів тиристорів

1,0-1000

До 1500

100:1

Різне технологічне устаткування, крани, підйомні машини

3.3. На базі двигунів постійного струму індивідуального виконання і перетворювачів тиристорів

1000-10000

До 1000

100:1

Металургійне, гірське і інше технологічне устаткування

4. Асинхронний вентильний каскад (АВК) на базі асинхронних двигунів з фазним ротором і тиристорних перетворювачів

250 - 2000

До 1500

2:1

Електроприводи насосів і вентиляторів

  1.  
    Електроприводи з двигунами постійного струму незалежного збудження
    1.   Електромеханічні властивості двигунів постійного струму незалежного збудження

Двигуни постійного струму традиційно були основою регульованого електроприводу і широко застосовуються у всіх областях техніки. Двигуни постійного струму можуть мати незалежне, послідовне або змішане збудження. Залежно від схеми збудження істотно відрізняються і електромеханічні  характеристики двигунів.

Рис. . Схеми збудження двигунів постійного струму

Двигуни незалежного збудження можуть мати електромагнітне збудження, (-a) і збудження від постійних магнітів (-b). Останні застосовуються для високодинамічних двигунів потужністю до 20кВт.

Реверсування (зміна напрямку обертання) двигуна незалежного збудження виконується зміною полярності напруги, підведеного до якоря двигуна або до обмотки її збудження.

Напруга, що підводиться до якірного кола двигуна, у встановленому режимі врівноважується падінням напруги на опорах кола якоря і проти-Е.Р.С. якоря, яка наводиться в обмотці якоря при його обертанні в електромагнітному полі, що створюється обмоткою збудження

     ( .)

Rа - опір якірного кола, що складається з опору обмотки якоря Rоа, обмотки додаткових полюсів Rдп компенсаційної обмотки Rко (якщо вона є) і внутрішнього опору джерела живлення двигуна Rn (якщо він враховується):

Е.р.с. якоря Еа дорівнює

       ( .)

Тут:

Ф - потік збудження (Вб);

конструктивна постійна двигуна;

де:

рn - число пар полюсів машини;

N - число активних провідників обмотки якоря;

а - число паралельних гілок обмотки якоря.

Момент, що розвивається двигуном, пропорційний струму якоря і потоку збудження

     (.)

З рівнянь (2.1) і (2.2) легко отримати залежність швидкості від струму якоря , яка називається електромеханічною характеристикою двигуна

      ( .)

Підставляючи в (2.4) значення струму якоря з (2.3), одержимо рівняння механічної характеристики двигуна

      ( .)

Якщо двигун у всіх режимах працює з постійним потоком збудження, то величину кФ вважають постійної

      ( .)

Тоді попередні рівняння матимуть вигляд:

       ( .)

        ( .)

       ( .)

Строго кажучи, при зміні навантаження на валу, коли змінюється струм якоря, магнітний потік двигуна внаслідок розмагнічуючого впливу реакції якоря не залишається постійним. Для усунення впливу струму в колі якоря на потік збудження на великих машинах використовують компенсаційну обмотку, яка включається послідовно з обмоткою якоря і розташовується на полюсах машини, підсилюючи потік збудження. Однак і для некомпенсованих машин в інженерних розрахунках звичайно нехтують розмагнічуючою дією реакції якоря, покладаючи забезпечення лінійності механічної характеристики двигунів на замкнуті системи регулювання. У двигунах зі збудженням від постійних магнітів реакція якоря практично не проявляється.

Рис. .  Природна механічна характеристика ДПС

Природна механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження показана на .

Жорсткість природної механічної характеристики β для розглянутих двигунів зазвичай висока і дорівнює :

      ( .)

В рівняннях, що розглянуті, члени  і  дорівнюють швидкості холостого ходу двигуна ωо. З урахуванням (2.10) отримаємо зручний вираз для механічної характеристики при постійному потоці збудження

      ( .)

Регулювання швидкості двигуна постійного струму незалежного збудження може проводитися трьома способами:

1. Введенням додаткового опору в коло якоря.

2. Зміною величини напруги, що живить якірне коло двигуна, при постійному потоці збудження.

3. Зміною струму збудження, тобто зміною магнітного потоку двигуна.

Рис. . Реостатні механічні характеристики ДПС

При введенні додаткового опору в коло якоря швидкість холостого ходу ωо залишається незмінною, а змінюється нахил механічних характеристик, тобто зменшується їх жорсткість (див. ). Даний спосіб регулювання швидкості в даний час не використовується, оскільки введення додаткового опору пов'язане з втратами енергії в цьому опорі.

Рис. . Механічні характеристики ДПС при зміні напруги якоря

Основним способом регулювання швидкості двигунів постійного струму незалежного збудження є регулювання напруги, що підводиться до якоря двигуна.

Зміна швидкості при цьому здійснюється вниз від основної (номінальної) швидкості, яка визначається  природною характеристикою (дів. ). Підвищення напруження живлення вище номінального, як правило, не рекомендується, тому що це може погіршити комутацію на колекторі.

При зменшенні напруги якоря зменшується швидкість холостого ходу ωо, а жорсткість механічних характеристик залишається постійною. Плавність регулювання, відсутність додаткових втрат енергії при регулюванні і висока жорсткість механічних характеристик складають основні переваги цього способу регулювання швидкості.

Рис. . Механічні (а) і електромеханічні (b) характеристики ДПС при Uном 

Регулювання швидкості вище основної проводиться зменшенням струму (потоку) збудження (див. ). При зменшенні магнітного потоку Ф відбувається збільшення швидкості холостого ходу ωо і одночасно зменшується жорсткість механічних характеристик двигуна.

Збільшення струму збудження вище номінального недоцільно, тому що внаслідок насичення магнітного кола машини істотного зростання магнітного потоку не відбудеться, а тепловий режим двигуна порушиться. Електромеханічні характеристики двигуна при ослабленні поля ω = f(Iя) будуть мати вигляд, показаний на (-b). Ці характеристики на осі абсцис сходяться в одній точці, відповідній струму короткого замикання . Зауважимо, що масштаб по осі абсцис на рис. a і рис. b різний.

При аналізі механічних характеристик при послабленні поля слід мати на увазі, що при роботі з постійним статичним моментом струм якоря в міру послаблення потоку збільшується. Так, якщо статичний момент на валу двигуна буде дорівнювати номінальному, то при номінальній напрузі якоря Uа.ном двигун працюватиме в т. 1 (див. -а). Якщо, наприклад, послабити потік збудження в 2 рази, то швидкість холостого ходу двигуна ωо2 збільшується в 2 рази. Якщо момент двигуна зберігається постійним і рівним номінальному, то двигун буде працювати в т.4. Однак струм якоря при цьому збільшиться в 2 рази. Тому тривала робота двигуна в т.4 неприпустима. З цього прикладу випливає, що одночасно з підвищенням швидкості необхідно знижувати номінальний момент. Лінія номінального моменту при ослабленні поля відображається кривою 1-2-3. Аналогічно при послабленні поля зменшується допустимий максимальний момент, що визначається за умовами комутації на колекторі. Оскільки при послабленні поля швидкість збільшується приблизно пропорційно послабленню поля , а допустимий момент зменшується пропорційно відношенню,  то потужність двигуна  залишається приблизно постійною. Тому регулювання ослабленням поля називають регулюванням з постійною потужністю на відміну від регулювання зміною напруги якоря при постійному потоці збудження, яке називають регулюванням з постійним моментом.

Рис. . Двозонне регулювання

Для електроприводів багатьох механізмів використовують комбіноване управління, так зване двохзонне регулювання швидкості. Механічні характеристики для цього способу управління показані на (). У першій зоні швидкість двигуна в діапазоні від нуля до основної швидкості ωон регулюється зміною напруги якоря при постійному потоці збудження Фн. У другій зоні регулювання здійснюється зміною струму (потоку) збудження при постійної номінальної напруги якоря. Відповідно номінальний момент у першій зоні регулювання залишається постійним, а в другій зоні знижується пропорційно зменшенню потоку. Максимально допустима швидкість двигуна при ослабленні поля визначається механічною міцністю якоря та умовами комутації на колекторі. Ця швидкість вказується в каталозі на двигуни.

Послаблення поля використовується і при однозонному регулюванні швидкості для встановлення основної (максимальної) швидкості. На відміну від синхронних і асинхронних двигуни постійного струму не мають жорсткої номінальної швидкості. У каталогах вказується номінальна і максимальна швидкості. Наприклад, якщо вказано, що двигун потужністю 100кВт має номінальну швидкість 1000об/хв і максимальну - 2000об/хв, то основна швидкість може бути встановлена в цих межах вибором відповідного значення струму збудження. Наприклад, - 1600об/мін; при цьому потужність двигунів залишиться рівною 100кВт. Це зручно при конструюванні кінематичної схеми робочої машини.

Для високо динамічних електроприводів малої потужності (до 20кВт) ефективно використання високомоментних двигунів постійного струму зі збудженням від постійних магнітів. Завдяки застосуванню високоенергетичних постійних магнітів на основі рідкісноземельних елементів (наприклад, сплаву самарій-кобальт) ці двигуни особливо при малих швидкостях обертання (коли умови комутації струму на колекторі більш легкі) здатні розвивати великий крутний момент. Відношення пускового моменту такого двигуна до номінального становить 10-12, в той час як у двигунів з електромагнітним збудженням це відношення не перевищує 2-4. Такі двигуни знаходять застосування в металорізальних верстатах з числовим програмним управлінням, в приводах роботів і стежачих електроприводах різного призначення.

У деяких випадках двигуни незалежного збудження мають «легку» обмотку послідовного збудження, що створює М.Р.С. при номінальному струмі якоря близько 20% від М.Р.С. обмотки незалежного збудження. Такі двигуни змішаного збудження застосовуються у випадках багатодвигунного приводу, коли два або декілька двигунів працюють на один вал або їхні вали пов'язані механічно (наприклад, стрічкою конвеєра), у цьому випадку швидкість всіх двигунів буде однаковою, але через не ідентичні характеристики двигунів виникає завдання рівномірного розподілу навантаження між ними. Завдяки наявності послідовної обмотки збудження в більш навантаженому двигуні збільшується потік і зростає проти-ЕРС якоря, що веде до зниження струму якоря. Навпаки, менш навантажений двигун буде мати кілька менший потік, його ЕРС. буде нижчою і струм якоря відповідно зростає. Таким чином, завдяки наявності слабкої послідовної обмотки відбувається вирівнювання струму якоря між двигунами, що живляться від загального джерела напруги.

Електродвигуни постійного струму незалежного збудження можуть працювати в трьох гальмівних режимах: режимі рекуперативного гальмування, динамічного гальмування і гальмування противмиканням.

Рис. . Механічні характеристики ДПС у рекуперативному режимі

Режим рекуперативного генераторного гальмування відбивається на механічних характеристиках у другому квадранті, коли швидкість двигуна перевищує швидкість холостого ходу ω >ωо . При цьому ЕРС. якоря Еа перевищує величину напруги живлення якірного кола Еа >Uа і струм в колі якоря піде під дією ЕРС. якоря Еа; знак струму буде протилежний знаку напруги живлення, що означає, що енергія гальмування віддається в мережу живлення постійного струму. Звідси випливають три умови існування режиму рекуперативного гальмування.

1. Коло живлення має забезпечувати можливість протікання струму зустрічно напрузі джерела живлення; це умова особливо важливо у випадку живлення двигуна постійного струму від напівпровідникових перетворювачів, елементи яких мають односторонні провідності струму.

2. Джерело живлення повинно мати можливість сприймати віддаваєму двигуном енергію і передавати її у мережу; так режим рекуперативного гальмування неможливий, якщо привод отримує живлення від автономної дизель-генераторної установки.

3. Для того, щоб рекуперативне гальмування було можливе в межах заданого діапазону регулювання швидкості, для регулювання повинен застосовуватися спосіб зміни напруги, який підводиться до якірного кола двигуна.

У режимі рекуперативного гальмування маємо:

і

Основними перевагами рекуперативного гальмування є: енергетична ефективність, пов'язана з корисним використанням енергії гальмування, висока жорсткість механічних характеристик, плавний перехід з двигунного в гальмівній режим на одній і тій же характеристиці. Завдяки такому характеру механічних характеристик поліпшується якість управління приводом. Повернемося до розгляду (). Нехай двигун працював у точці.1 у двигунному режимі зі статичним моментом Мс. Якщо оператор хоче зменшити швидкість, він зменшує напругу джерела живлення з Uа1 до U а2. В перший момент швидкість двигуна через механічну інерцію не може змінитися, і двигун переходить на роботу в точку.2. При цьому на валу двигуна виникає гальмівний момент, який дорівнює сумі гальмівного моменту двигуна і статичного моменту. Швидкість двигуна швидко знижується до швидкості ωо2 і далі під дією статичного моменту до швидкості, яка визначається точкою.3.

Другим можливим гальмівним режимом є режим динамічного гальмування

Рис. . Схема режиму динамічного гальмування

У цьому режимі якір двигуна відключається від джерела постійного струму і замикається на опір динамічного гальмування. Живлення обмотки збудження при цьому має бути обов'язково збережено. У зазначеному режимі двигун М працює як генератор постійного струму, навантажений на опір Rдт. Енергія гальмування витрачається на нагрів опору RДТ і обмоток кола якоря двигуна.

Рис. . Механічні характеристики ДПС при динамічному гальмуванні

Механічні характеристики при динамічному гальмуванні представлені на (). Якщо Rдт = 0, якірне коло двигуна буде замкнуте накоротко і механічна характеристика (при Ф=Фн) матиме жорсткість природної характеристики. При збільшенні RДТ жорсткість характеристик буде зменшуватися в співвідношенні:

і механічні характеристики будуть лінійними і розходитися віялом з початку координат.

При Uа = 0 рівняння механічних характеристик динамічного гальмування буде:

Недоліками режиму динамічного гальмування є: втрати енергії гальмування, що витрачається на нагрівання елементів приводу, і неможливість гальмування приводу до повної його зупинки.

Перевагою режиму динамічного гальмування є його висока надійність, обумовлена тим, що цей режим може здійснюватися при зникненні напруги живлення і у випадку виходу з ладу джерела живлення кола якоря, коли режим рекуперативного гальмування стає неможливий. Виходячи з цього, динамічне гальмування в приводах постійного струму часто використовується в якості засобу аварійного гальмування.

Гальмування противмиканням не характерно для двигунів постійного струму незалежного збудження. Цей режим може використовуватися в приводах малої потужності з широтно-імпульсними регуляторами струму, що дозволяють обмежити струм гальмування припустимою величиною.

  1.   Електроприводи по системі тиристорний перетворювач-двигун постійного струму

Для живлення двигунів постійного струму незалежного збудження використовуються регульовані джерела живлення :

  •  електромашинні агрегати - генератор постійного струму, якій обертається двигуном змінного струму ( Г-Д);
  •  тиристорні перетворювачі (випрямлячі) з фазовим управлінням (ТП-Д);
  •  напівпровідникові випрямлячі з регулюванням величини випрямленої напруги методом широтно-імпульсного регулювання (ШІР-Д).

Система Г-Д, в якій двигун постійного струму отримує живлення від електромашинного агрегату, нині морально застаріла і в стаціонарних установках не застосовується. Система Г-Д продовжує використовуватися для мобільних установок, наприклад екскаваторів.

Основною системою регульованого електроприводу з двигунами постійного струму є система ТП-Д (тиристорний перетворювач – двигун постійного струму).

Тиристорний перетворювач в схемах електроприводу постійного струму виконує дві функції:

  •  випрямлення змінної напруги мережі живлення
  •  регулювання середньої величини випрямленої напруги.

Принцип регулювання величини середнього значення випрямленої напруги тиристорного перетворювача з імпульсно-фазовим управлінням розглянемо на прикладі однофазної мостової схеми.

Рис. .  Силові схеми системи ТПЧ-Д(a- однофазна мостова нереверсивна,  b-трифазна мостова нереверсивна, c- трифазна мостова реверсивна

Рис. . Епюри напруги однофазного мостового перетворювача при різних кутах управління

Якщо імпульси управління  на тиристори VS1 і VS4 (і відповідно тиристори VS3 і VS2 при іншій півхвилі синусоїди живлячої напруги) подаються у момент природного відкривання, коли напруга катод-анод стає позитивною, то середня випрямлена напруга, яка визначається заштрихованою площею

     ( .)

де Uл - лінійна напруга на стороні змінного струму;

kсх - коефіцієнт схеми випрямлення, який рівний: для однофазної мостової схеми  0,9; для трифазної мостової схеми  1,35; для трифазної нульової схеми  0,675.

Якщо імпульси управління  на тиристори подаватимуться із запізнюванням відносно моменту природного відкривання на кут , то середня випрямлена напруга перетворювача зменшуватиметься. При цьому тиристори VS1 і VS2 проводитимуть струм до тих пір, поки не відкриються тиристори VS3 і VS4, тобто і в той час, коли напруга катод-анод буде негативною. Це пояснюється тим, що в колі випрямленого струму є досить велика індуктивність обмотки якоря двигуна Lа, і струм протікатиме під дією ЕРС самоіндукції. Якщо ж в колі випрямленого струму не було б індуктивності (чисто активне навантаження), то струм припинився б при переходе анодної напруги через нуль; струм в цьому випадку був би переривчастим. При великому значенні індуктивності Lа співвідношення між середньою випрямленою напругою перетворювача і кутом  буде:

     ( .)

Середня випрямлена напруга визначається різницею заштрихованих площ (див. ). При значенні кута регулювання  середня випрямлена напруга  буде дорівнює нулю.

Тиристорний перетворювач може працювати у режимах випрямляча або інвертору. Режим випрямляча має місце при кутах регулювання . При цьому середня випрямлена напруга має бути більше ЕРС в колі випрямленого струму (проти-ЕРС якоря двигуна) . Напрям випрямленого струму співпадає зі знаком випрямленої напруги перетворювача.

Якщо кут  збільшити понад  (), то площа негативної півхвилі, при якій відкриті тиристори, буде більше площі позитивної півхвилі (див. -d) і, отже, середня випрямлена напруга перетворювача буде негативною.

Під дією негативної напруги перетворювача струм не може піти через тиристори тому, що вони мають односторонню провідність . Тому інверторний режим перетворювача можливий при дотриманні трьох умов :

  •  У колі випрямленого струму має бути джерело ЕРС, величина якої перевершує середнє значення напруги інвертора; у схемах приводу тиристора постійного струму  ЕРС якоря двигуна має бути більше Ud інвертора
  •  Джерело ЕРС (якір двигуна) має бути  підключений до перетворювача таким чином, щоб було можливе протікання струму під дією ЕРС якоря.
  •  Кут управління тиристорами має бути більше

При дотриманні цих умов двигун постійного струму працюватиме в генераторному режимі, виробляючи енергію постійного струму, яка перетвориться в енергію змінного струму і віддається в мережу. Інверторний режим перетворювачів використовується в приводах для здійснення рекуперативного гальмування двигунів.

Як джерело напруги постійного струму, перетворювач характеризується ЕРС Еd , яка регулюється за допомогою кута управління , і внутрішнім опором Rn, що складається з двох доданків.

     ( .)

Ra - активний опір джерела живлення на стороні змінного струму (мережевого реактора або трансформатора);

Ry - умовний опір, пов'язаний з падінням напруги в процесі комутації тиристорів.

Перетворювачі під'єднуються до живлячої мережі або через трансформатор, що служить для узгодження напруги живлячої мережі і двигуна, або через мережевий реактор.

Мережеві реактори в безтрансформаторних схемах живлення виконує дві функції: обмежують струм короткого замикання перетворювачі і зменшують негативний вплив перетворювача на живлячу мережу. І трансформатори, і реактори мають активний і індуктивний опір.

Активний опір фази трансформатора, приведене до вторинної обмотки, може бути визначений по паспортних даним трансформатора

де: - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора;

- втрати короткого замикання трансформатора.

Рис. . Процес комутації тиристорів

Процес комутації тиристорів пояснюється (). Повернемося до схеми (-а). Нехай перетворювач працює з кутом . До моменту t1 струм проводять тиристори VS1 і VS4.У момент часу t1 подаються відмикаючі імпульси на тиристори VS3 і VS2. Останні відпираються. Проте через наявність індуктивності на стороні мережі струм через тиристори VS1 і VS4 не може миттєво впасти до нуля, і деякий час, що вимірюється кутом комутації , одночасно будуть відкритий усі чотири вентилі, які шунтують коло навантаження. В результаті середня випрямлена напруга знижується на величину, пропорційну заштрихованій площі. Це падіння напруги залежить від величини випрямленого струму Id і дорівнюватиме:

Умовно величину  можна прийняти за деякий опір Rу, зухвале падіння напруги в перетворювачі

      ( .)

де:

m - число комутації за період;

Хa - індуктивний опір на стороні змінного струму

Слід мати на увазі, що падіння напруги на опорі Rу не пов'язане з втратами потужності в нім, оскільки воно викликане індуктивним опором на стороні змінного струму; воно погіршує коефіцієнт потужності перетворювача.

Таблиця 2.1.- Основні показники схем випрямляння

Схема

m

Однофазна

мостова

0,9

1,57

1,0

1,11

1

2

Трьохфазна

мостова

1,35

1,045

0,815

1,045

2

6

 Ii - струм в лінії на стороні змінного струму

 Sm - потужність трансформатора, Вт;

 Uвмакс - максимальна напруга, що прикладається до тиристорів

Rm - опір вторинної обмотки трансформатора (чи реактора).

Таким чином, середнє значення напруги перетворювача в режимі безперервного струму (зовнішня характеристика перетворювача, як джерела напруги) буде:

      ( .)

Випрямлений струм має безперервний характер, якщо індуктивність у колі випрямленого струму досить велика  (.)

Індуктивність якірного кола двигуна постійного струму незалежного збудження може бути визначена за формулою:

,

де:   конструктивний коефіцієнт; для компенсованих машин приймається (0,1 0,25), для некомпенсованих (0,5+0,6);

номінальні напруга, струм якоря і кутова швидкість двигуна;

- число пар полюсів.

При кінцевих значеннях індуктивності в колі випрямленого струму на умову безперервності струму також впливає мінімальне значення струму і кут регулювання. Граничне (мінімальне) значення струму, при якому струм ще залишається безперервним:

    ( .)

Найчастіше застосовуються силові схеми електроприводу тиристора постійного струму (ТП-Д), які наведені на (). Схеми а і b відносяться до нереверсивних електроприводів. У цих схемах зміна полярності живлячої напруги і напряму струму в якірному колі неможлива. Механічні характеристики нереверсивного приводу ТПД показані на ().

Рис. . Механічні характеристики нереверсивного приводу ТПД

Якщо вважати, що привід працює в режимі безперервного струму (при ), то механічні характеристики матимуть вид паралельних похилих прямих  , причому зменшується у міру зменшення випрямленої напруги(збільшення кута ).

Механічні характеристики описуються в цьому випадку наступною формулою:

   ( .)

При кінцевих значеннях індуктивності якірного кола Ld в області малих значень моменту (струму) якоря - лівіше за граничну лінію М(I)гр  механічні характеристики втрачають лінійність і загинаються вгору. Це є наслідком переходу в зону переривчастих струмів. У цій зоні середнє значення випрямленої напруги перетворювача зростає в порівнянні з режимом непереривного струму і визначається (2.17)

Виходячи з бажання зменшити зону переривчастих струмів послідовно з якорем двигуна включають згладжуючий дросель, величина індуктивності якого може бути визначена по формулі:

,

де  - необхідне значення граничного струму при =0. Помітимо, що механічні характеристики нереверсивного приводу ТП-Д не переходять вісь ординат, оскільки зміна напряму струму в нереверсивних схемах неможлива. Отже, відсутній режим рекуперативного гальмування. У разі потреби зміни напряму обертання приводного двигуна в нереверсивних приводах за системою ТПД змінюють напрям струму в обмотці збудження двигуна.

Рекуперація енергії гальмування в нереверсивних приводах ТПД можлива при роботі приводу в IV квадранті в режимі протягуючого вантажу. Це своєрідний режим проти вмикання, який виникає тоді, коли привод включають в напрямку "вгору", а під дією активного статичного (наприклад - спуск вантажу) привод обертатиметься в зворотному напрямку. При цьому ЕРС. двигуна Еа змінить свій знак. Якщо при цьому нереверсивний перетворювач перевести в інверторний режим, встановивши кути управління тиристорами , то під дією  ЕРС якоря струм протікатиме проти середньої ЕРС перетворювача, і енергія гальмування віддаватиметься у мережу. Механічні характеристики, відповідні цьому режиму, показані на ()

Рис. . Механічні характеристики нереверсивного приводу ТП-Д

Для того, щоб отримати електропривод, що працює в усіх чотирьох квадрантах поля , потрібне використання реверсивного перетворювача тиристора, що забезпечує протікання струму якоря в обох напрямах. Реверсивні перетворювачі тиристорів містять дві групи тиристорів, включені зустрічно-паралельно один одному.

Найбільш поширена схема реверсивного електроприводу тиристора показана на ( – с). У цій схемі два перетворювачі тиристорів UZ1 і UZ2, зібрані кожен за трифазною мостовою схемою, включені паралельно один одному з протилежною полярністю на стороні випрямленого струму. Подавати імпульси відкриття одночасно на обидві групи тиристорів не можна, оскільки станеться коротке замикання. Тому в цій схемі може працювати тільки одна група тиристорів UZ1 або UZ2; інша група має бути закрита (відмикаючі імпульси зняті). Така реверсивна схема називається схемою з роздільним управлінням групами тиристорів. При роздільному управлінні включається тільки та група тиристорів, яка в даний момент повинна проводити струм.

Рис. . Принцип дії ЛПП

Вибір цієї групи залежить від напряму руху приводу("вперед" або "назад") і від режиму роботи : двигунний або режим рекуперативного гальмування. Відповідно до цього вибір потрібної групи вентилів можна представити у вигляді таблиці.

Таблиця 2.2.- Вибір потрібної групи вентилів

Режим роботи

Двигунний

Гальмівній

Напрямок руху

Вперед

UZ1

UZ2

Назад

UZ2

UZ1

Приймемо напрям струму якоря при роботі "вперед" у двигунному режимі за позитивне. При позитивному сигналі завдання швидкості , що відповідає  руху вперед, і сигналі помилки за швидкістю, яка в руховому режимі також буде (, сигнал, що поступає на ЛПП (логічний перемикаючій пристрій) від регулятору струму, матиме знак (+). Відповідно до цього ЛПП включить електронний ключ К(В), який подає відмикаючі імпульси на групу тиристора UZ1. Кут управління  встановлюється системою автоматичного регулювання відповідно до сигналу виходу регулятору струму РС. Обидва СІФУ (В) і (Н) працюють погоджено так, що сума кутів

    ( .)

Таким чином, на групу тиристора, що працює у випрямному режимі, подаються відмикаючі імпульси з кутом . При цьому СІФУ(Н) виробляє імпульси керування з кутом  (із запасом по куту в діапазоні , тобто кутом управління, якій відповідає інверторному режиму роботи перетворювача.

Проте, оскільки електронний ключ К(Н) розімкнутий, імпульси управління на тиристори групи UZ2 не поступають. Перетворювач UZ(2) закритий, але підготовлений до роботи в інверторному режимі.

Такий принцип узгодженого управління дозволяє погоджувати механічні характеристики приводу у двигунному і в гальмівному режимах, що показано на ()

Рис. . Механічні характеристики реверсивного приводу ТП-Д

При необхідності гальмування приводу зменшується сигнал завдання швидкості  . Помилка по швидкості міняє знак ()<0, і на вході ЛГТУ знак сигналу змінюється з (+) на (-), відповідно з чим відключається контакт К(В) і включається контакт К(Н). Проте включення контакту К(Н) відбувається не відразу, а з деякою витримкою часу, яка потрібна, щоб струм якоря зменшився до нуля і тиристори UZ1 відновили замикаючі властивості. Спад струму до нуля контролюється датчиком струму ДС і нуль-органом НО (у інших схемах для цієї мети використовуються датчики провідності вентилів ДПВ).

Коли струм спаде до нуля і після деякої витримки часу, включається ключ К1 і вступає в роботу перетворювач UZ2, вже підготовлений до роботи в інверторному режимі. Привод переходить в режим рекуперативного гальмування. Загальний час перемикання груп тиристорів складає 5-10 мілісекунд, що є в більшості випадків допустимим для забезпечення високої якості управління.

При роботі у двигунному режимі в напрямі "назад" знак завдання швидкості негативний, а абсолютне значення помилки за швидкістю  позитивно, тому на вхід ЛПП поступає негативний сигнал, і включається ключ К(Н). Працює перетворювач UZ2 у випрямному режимі. Логічні правила роботи ЛПП ілюструються наступною таблицею.

Таблиця 2.3. - Логічні правила роботи ЛПП

Знак

Знак

Знак на вході ЛПП

Включений ключ

Працює перетворювач

Режим роботи приводу

+

+

+

К(В)

UZ1

Двигунний

+

-

-

К(Н)

UZ2

Гальмівний

-

+

-

К(Н)

UZ2

Двигунний

-

-

+

К(В)

UZ1

Гальмівний

Знаходять застосування також і інші схеми ЛПП. Механічні характеристики реверсивного приводу ТП-Д з роздільним управлінням показані на ().

У режимі переривчастих струмів в області малих значень моменту лінійність характеристик порушується. У сучасних замкнутих по струму і швидкості системах регулювання, завдяки застосуванню адаптивних регуляторів, вдається лінеарізувати механічні характеристики і при малих значеннях моменту.

  1.  Електроприводи постійного струму з широто - імпульсним регулюванням

Розвиток силової перетворювальної техніки, насамперед силових транзисторів з ізольованим затвором (IGBT  біполярні транзистори з ізольованим затвором) відкрило широкі можливості створення регульованих джерел постійної напруги (струму), які знаходять широке застосування в електроприводах постійного струму.

Основні переваги IGBТ - транзисторів : високі параметри силового кола (напруга  до 1500В, струм до 500А з можливістю паралельної роботи), мала потужність управління; висока частота перемикань - десятки кГц; модульна конструкція, що об'єднує транзистор, швидкодіючий зворотній діод і елементи кола управління і захисту, роблять ці прилади ідеальними ключами, що дозволяють з високою частотою здійснювати комутацію електричних кіл.

Принцип роботи приводу з двигуном постійного струму незалежного збудження і транзисторним широтно-імпульсным регулятором напруга з'ясовується з розгляду схеми .

Рис. .  Схема приводу постійного струму з широтно-імпульсным регулятором напруги

У цій схемі якірне коло двигуна періодично підключається до джерела живлення постійного струму (некерований випрямляч UZ), що має постійну величину напруги . Включення - відключення напруги живлення здійснюється ключем - транзистором UT. Частота комутацій кола постійна, дорівнює .

Рис. . Принцип ШІР напруги

Величина середньої напруги, що поступає до якоря двигуна, визначається відношенням часу включеного стану ключа  до часу періоду комутацій , як це показано на (). Якщо час включеного стану великий і складає порядку , то середня напруга, що поступає на двигун, буде максимальна і складатиме . Якщо зменшувати час включеного стану ключа VT, то середнє значення напруги зменшуватиметься (воно пропорційно заштрихованій площі на (),  що поділена на Тк ).

З () витікає, що середня напруга широтно-імпульсного регулятора рівна

     ( .)

Величину  називають скважністю імпульсів.

При розмиканні ключа VT струм в якірному колі двигуна припиниться миттєво не може, оскільки коло якоря має значну індуктивність. Через це після відключення VT струм буде під дією ЕРС самоіндукції обмотки якоря протікати через шунтуючий діод VD2.

Перехід струму якоря від транзистора VT до діоду VD2 ілюструється діаграмами представленими на .

Рис. . Діаграми напруг і струмів у ШІР

Величина пульсацій струму залежить від частоти комутацій : чим вище частота, тим менше амплітуда пульсацій. Нині широтно-імпульсні регулятори (ШІР) проектуються з частотою 210кГц і більш. При високих частотах амплітуди пульсацій струму будуть незначними і істотно менше, ніж при використанні тиристорних перетворювачів з імпульсно - фазовим управлінням, що живляться від промислової мережі напругою частотою 50Гц.

Середня напруга, що поступає на якірне коло двигуна, дорівнюватиме  і, отже, механічні характеристики електроприводу в цій схемі описуватимуться формулою:

     ( .)

Відмітимо, що  може змінюватися від 0 до 0,95. Величина  залежить від схеми випрямлення. При досить потужному фільтровому конденсаторі вона наближається до амплітудного значення лінійної напруги змінного струму.

Механічні характеристики нереверсивного приводу постійного струму незалежного збудження з ШІР регулятором напруги аналогічні характеристикам на ().

Важливою перевагою схем з широтно-імпульсним регулюванням напруги є те, що на вході перетворювача встановлюється некерований випрямляч, внаслідок чого його (по першій гармоніці) наближається до одиниці.

Рис. . Схема реверсивного привода з ШІР регулятором напруги

Для реалізації реверсивного приводу з ШІР регулятором напруги використовується мостова схема включення силових транзисторних ключів, показана на (). У цій схемі якір двигуна включений в діагональ моста ключів . Протікання струму в одному напрямі відбувається через транзисторні ключі , в іншому  через ключі . Для забезпечення безперервності струму служать діоди VD.

Широтно-імпульсне регулювання напруги може в цій схемі здійснюватися двома способами: перший аналогічний розглянутому для нереверсивних схем (), другий передбачає двополярну комутацію за час кожного періоду тактової частоти.

Рис. . Діаграма напруг ШІР при двополярній комутації

У останньому випадку протягом часу  включені ключі VT1 і VT3, а протягом часу () включені ключі VT2 і VT4. Середня напруга на навантаженні (якірному колі двигуна) буде пропорційна різниці заштрихованих площ. Коли  напругу позитивно, коли  воно дорівнює нулю; коли  середня напруга негативна. Недоліком цього алгоритму ШИР є необхідність передбачати деяку паузу при перемиканні ключів.

Величина середньої напруги при двохполярній комутації буде:

Де  

Застосовується також комбінований алгоритм комутації, коли при значеннях  здійснюється двуполярная комутація, а при  однополярна.

У схемах з широто імпульсними регуляторами і нерегульованим джерелом постійного струму режим рекуперативного гальмування неможливий. Тому для приводів невеликих потужностей використовується режим противмикання з обмеженням струму якоря величиною скважності. Енергія гальмування витрачається в якірному колі двигуна, здійснюючі нагрів обмоток. Можливий режим динамічного гальмування, коли якірне коло двигуна замикається на гальмівний резистор R через транзисторний ключ VT5.


Література

1. Ключев В.И. Теория электропривода. Учебное пособие для вузов. Изд 2 - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704с.

2. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода - М.: Энергия, 1979. - 616с.

3. Чиликин М.Г., Соколов ММ, Терехов В.М., Шинянский А.В. Основы автоматизированного электропривода - М.: Энергия. - 560с.

4. Ильинский Н.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А. О. Энергосбережение в электроприводе - М.: Высшая школа, 1989. - 127с.

5. Ильинский Н.Ф. Электроприводы постоянного тока с управляемым моментом - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 144с.

6. Зимин Е.Н., Кацевич В.Л., Козырев С.К Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 192с.

7. Справочиник по автоматизированному электроприводу /Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шинянского/ - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616с.

8. Чернов Е.А., Кузьмин В.П. Комплектные электроприводы станков с ЧГТУ - Горький: Волго-Вятское изд., 1989. - 320с.

9. Розман Я.Б., Брейтер Б.З. Устройство, наладка и эксплуатация электроприводов металлорежущих станков - М.: Машиностроение, 1985.-208с.

10. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода- М.: Энергоатомиздат, 1987. - 224с.

11. Соколов ММ, Рубцов В.П. Дискретный электропривод механизмов электротермических установок - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 120с.

12. Иванов Г.М., Онищенко Г.Б. Автоматизированный электропривод в химической промышленности - М: Машиностроение, 1975. - 312с.

13. Онищенко Г.Б., Локтева ИЛ. Вентильные каскады и двигатели двойного питания - М.: Энергия, 1979. - 174с.

14. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод - М.: Энергоатомиздат, 1986.-416с.

15. Сафронов Ю.М. Электроприводы промышленных роботов - М.: Энергоатомиздат, 1990.

PAGE  5




1. Обезболивание, премедикация и психологическая подготовка пациента при лечении кариеса
2. Об утверждении Правил заготовки древесины
3. психиатрическая экспертиза; судебнопсихологическая экспертиза; врачебная экспертиза; трудовая
4. Проектування компютерних систем та мереж
5. Православные святые в истории Москв
6. а. Отварить нужно для этих целей 20г корней в 1 стакане кипятка чтобы жидкость уварилась в два раза и около 20 ми
7. избранной Наименее занятой категорией людей являются Женщины люди предпен Государственна
8. Что такое жизнь
9. Государь опубликованном в 1532 году
10. число строк n число столбцов называется таблица чисел расположенных в определенном порядке
11. На тему Буржуазные революции
12. Учет амортизации основных средств
13. продажа собственности то потенциальный собственник предполагает инвестировать средства совпадающие с ит
14. Бородавки.html
15. ТЕМА ПРОФЕСІЙНОПРИКЛАДНОЇ ФІЗИЧНОЇ ПІДГОТОВКИ ФАХІВЦІВ МАШИНОБУДІВНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ 24
16. собственный вес настила 7850010785 кН-м2 ; линейная плотность балок настила кН-м ; шаг
17. параноидными и паранойяльными синдромами или с расстройствами сознания
18. раздел языкознания который изучает звуковую сторону языка т
19. СЕМЬ НАВЫКОВ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ЛЮДЕЙ
20. Лекция 11. Рекурсивные функции