Замкнутая по скорости система асинхронного электропривода с ТРН

Замкнутая по скорости система асинхронного ЭП с ТРН при­ведена на рис.79, а на рис.80 приведены механические характеристики этого привода.

Управляющие электроды тиристоров подсоединены к выходам СИФУ, которая распределяет управляющие импульсы на все тиристоры и осуще­ствляет их сдвиг в зависимости от входного сигнала управления U_у. К валу двигателя для реализации обратной связи по скорости под­соединен тахогенератор ТГ, ЭДС которого Е_тг сравнивается с за­дающим напряжением скорости U_з.с, снимаемым с задающего потенциометра ЗП. Эти напряжения действуют навстречу друг другу, и их разность образует сигнал управления

U_ур=U_з.с- U_о.сс= U_з.с-k_осΩ, (218)

который поступает на вход СИФУ. При увеличении этого сигнала угол управления тиристорами уменьшается, а подаваемое на дви­гатель напряжение увеличивается, и наоборот. Важно отметить, что при снижении скорости АД в цепи ротора выделяются потери мощ­ности (потери скольжения), которые вызывают его дополнитель­ный нагрев и снижают экономичность работы ЭП.

Рассмотрим работу ЭП при изменении момента нагрузки М_с на валу двигателя и постоянном сигнале задания скорости U_з.с2. Допу­стим, что в исходном положении АД работал с моментом нагрузки М_с1, а затем произошло его увеличение до значения М_с2 В этом случае скорость начнет снижаться и соот­ветственно начнет уменьшаться ЭДС тахогенератора Е_тг, что вы­зовет согласно (215) увеличение напряжения управления U_ур и уменьшение угла управления тиристорами, а значит, приведет к уве­личению подаваемого на АД напряжения. Момент АД будет увели­чиваться, пока не сравняется с моментом нагрузки М_с2. Таким образом, увеличение момента нагрузки приводит к небольшому сни­жению скорости АД, или, другими словами, его характеристики становятся жесткими. При уменьшении момента нагрузки М_с будет автоматически происходить снижение напряжения на АД, т.е. его скорость вращения будет поддерживаться на заданном уровне.

Изменяя значение задающего на­пряжения скорости U_{з. с}, можно получить ряд механических харак­теристик электропривода с относительно высокой жесткостью и не­обходимой перегрузочной способностью АД (см. рис.80).

Зависимость напряжения, подаваемого на АД с ТРН, от сигна­ла управления U_уαможно приближенно принять линейной

, (219)

где

Kак показано выше, момент АД пропорционален квадрату напря­жения

,

где М_е(s_c) - момент при данном скольжении, определяемый по естественной характеристике АД.

При работе с напряжением U_{з. с} =const скорость двигателя в рабочей зоне механической характеристики поддерживается системой регули­рования примерно постоянной, поэтому для режимов малых отклоне­ний от точки статического равновесия зависимость момента от напряжения можно линеаризовать

(220)

где коэффициент k_м=М_е (s_с), максимальное значение которого можно определить по формуле

Подставив (220) в (219), получим уравнение механической характеристики для рассматриваемого режима

, (221)

где

Таким образом, при принятых допущениях в замкнутой системе формируется линейная механическая характеристика со скоростью идеального холостого хода Ω_{0 зс} и модулем жесткости β_зс. При больших k_ос и k_рс жесткость искусственных механических характеристик получается значительной, и уравнение (221) удовлет­ворительно описывает реальную механическую характеристику. Отли­чие проявляется лишь в режиме, близком к холостому ходу и при значениях, близких к U_1N .

Выражение (221) позволяет рассчитать Δ Ω на заданном диа­пазоне изменения момента нагрузки M_о<M<М_m , если известны значения коэффициентов k_ос, k_м, k_рн, k_рс

(222)

С другой стороны, если заданы значения момента и величины Δ Ω, можно рассчитать необходимую величину коэффициента усиления ре­гулятора скорости

Рис.79.Схемазамкнутого по скорости асинхронного ЭП с ТРН

Рис.80.Искусственные механические характеристики замкнутой системы асинхронного ЭП с ТРН.

Вопросы для самоконтроля

1.Дайте пояснения способу регулирования скорости вращения АД путем регулировании величины напряжения, подводимого к обмотке статора.

2. Приведите схемы тиристорного регулятора напряжения и дайте пояснение принципу работы этого регулятора.

3. Приведите выражение и график регулировочной характеристики ТРН.

4. Поясните зависимость коэффициента мощности асинхронного ЭП с ТРН от диапазона регулирования скорости вращения АД.

5.Приведите схему замкнутого по скорости асинхронного ЭП с ТРН, дайте пояснение принципу действия его.

6. Нарисуйте естественную и искусственные механические характеристики асинхронного ЭП с ТРН с обратной связью по скорости.

7. Приведите передаточную функцию асинхронного двигателя при управлении по каналу напряжения обмотки статора.