Точность регулирования

С) колебательность

Основные показатели регулирования

Регулирование координат электропривода. Регулирование ДПТ

Цель: изучение основных параметров регулирования, применение к регулированию ДПТ

В курсе изучаем регулирование следующих координат электропривода: скорость, момент (ток двигателя), положение рабочего органа.

1) Точность регулирования координат определяется возможными отклонениями ее от заданного значения под действиями возмущающих факторов, например, изменений нагрузки при регулировании скорости, изменений скорости при регулировании момента двигателя, колебаний напряжения сети и т.д.

2) Диапазон регулирования характеризует пределы изменения значений переменной, возможные при данном способе регулирования:

3) Плавность регулирования характеризует число дискретных значений регулируемого параметра, реализуемых при данном способе регулирования в диапазоне регулирования. Оценивается коэффициентом плавности

4) Экономичность при внедрении регулируемого электропривода определяется технико – экономическими расчетами (сопровождается бизнес – планами), учитывающими затраты и эксплуатационные расходы, которые должны окупаться повышением производительности и надежности оборудования и качества продукции.

5) Динамические параметры регулирования (рисунок 7.1):

а) быстродействие -быстрота реакции электропривода на изменения воздействий:

-t_P – время регулирования, за которое переменная первый раз достигает установившегося значения;

- t_max – время первого максимума;

- t_ПП – общее время переходного процесса, за которое затухают все его свободные составляющие;

b) Перерегулирование – динамическая ошибка – максимальное отклонение от x_УСТ

;

Регулируемые электроприводы постоянного тока. Реостатное регулирование скорости ДПТ НВ. Схема регулирования и механические характеристики ДПТ НВ при Ф – var приведены на рисунках 7.2, 7.3

Абсолютная ошибка регулирования составляет

, (7.1)

где

Относительная ошибка регулирования

(7.2)

2. Верхний предел регулированияограничен естественной характеристикой ДПТ, нижний – допустимой жесткостью механической характеристики и потерями в дополнительном сопротивлении. Диапазон регулирования не превышает D=1.5…2.

3. Плавность регулирования: Регулирование ступенчатое. Плавность определяется количеством секций регулировочного сопротивления

4.Экономичность:

4.1 Капзатраты и затраты на обслуживание невелики по сравнению с ТП-Д.

4.2 Значительные потери мощности при регулировании:

;,

где - мощность, потребляемая из сети;

-электромагнитная мощность, преобразуемая в механическую;

- потери мощности в якорной цепи.

, следовательно

,

то есть, потери мощности пропорциональны глубине регулирования.

Регулирование скорости ДПТ НВ изменением магнитного потока. Схема регулирования и механические характеристики ДПТ НВ при Ф – var приведены на рисунках 7.4, 7.5.

Регулирование однозонное – вверх от основной скорости. Диапазон регулирования ограничен верхним пределом скорости, определяемым механической прочностью якоря и условиями коммутации в коллекторно – щеточном узле и достигает значения D=6-8. Способ обычно применяется в сочетании с другими, позволяющими регулировать скорость вниз от основной. В качестве РВ могут использоваться вентильные или электромашинные

возбудители, для ДПТ малой мощности автотрансформаторы или реостаты.

Регулирование ДПТ НВ в системе «генератор – двигатель» осуществляется по схеме, изображенной на рисунке 7.6.

При вращении якоря генератора со скоростью Ф_Г ≈ const, ЭДС на его зажимах равна Е_Г = kФ_Гω_Г и электромеханическая характеристика описывается, как

(7.5)

Таким образом, регулирование скорости двигателя М3 осуществляется изменением потока возбуждения Ф_Г (т.е. напряжением якоря) вниз от естественной характеристики и потока Ф_Д – вверх. Такое регулирование называется двухзонным и позволяет существенно

увеличить диапазон

регулирования – до D = 8-10 в разомкнутых системах и до D = 1000 и более в замкнутых системах управления.

Регулирование плавное, т.к. осуществляется в цепях возбуждения. Недостатком является низкий КПД, связанный с многократными

электромеханическими

преобразованиями мощности. Суммарный КПД системы равен

.

Еще один недостаток системы Г-Д – большие массогабаритные показатели. В настоящее время эти системы вытесняются приводами с управляемыми вентильными выпрямителямиэ

Электропривод постоянного тока по схеме «тиристорный преобразователь – двигатель» (ТП-Д)

Цель: изучение характеристик и схемных решений приводов с ДПТ и полупроводниковыми преобразователями.

Приводы по схеме ТП-Д (рисунок 8.1) являются наиболее распространенными регулируемыми приводами постоянного тока.

Уравнения электромеханической (2.4) и механической (2.5) характеристик при питании якоря ДПТ от тиристорного преобразователя (ТП) приобретают вид

; (8.1)

, (8.2)

где R_П – эквивалентное сопротивление тиристорного преобразователя.

В результате влияния сопротивления преобразователя, характеристики ЭД в разомкнутой схеме управления становятся менее жесткими, чем естественная характеристика (рисунок 8.2). Однако в современных ТП применяются различного рода обратные связи, стабилизирующие скорость при изменении нагрузки.

Принцип действия ТП основан на том, что в положительный полупериод питающего напряжения тиристор, подобно ключу, открывается и подает напряжение к двигателю только часть этого полупериода (рисунок 8.3). При этом среднее выпрямленное напряжение на нагрузке U_СР определяется углом задержки отпирания вентиля α, называемым углом управления.

Пример схемы ТП (трехфазная нулевая реверсивная) приведен на рисунке 8.4. Для m – фазного управляемого выпрямителя при непрерывном токе

(8.3)

Таким образом, в (8.1), (8.2), где U_d0 максимальное выпрямленное напряжение ТП определяется схемой выпрямления и величиной подводимого к схеме напряжения (вторичного фазного напряжения питающего трансформатора):

U_d0 = k_СХU_2Ф. (8.4)

Коэффициент схемы равен 2.34 для мостовой схемы и 1.17 – для нулевой схемы выпрямления.

Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя

R_П=R_Т+п×R_дТ+R_к. (8.5)

Для мостовых схем R_Т вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток трансформатора). Значение коммутационного сопротивления

, (8.6)

где m - число фаз (для мостовых схем m=6).

Величина п указывает число последовательно соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное).

При анализе статических свойств ТП его структурную схему удобно представить в виде двух последовательно включенных звеньев (рисунок 9): системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и собственно тиристорного преобразователя (силового блока). Входным сигналом СИФУ является напряжение управления U_у, которое преобразуется в угол регулирования тиристоров α и определяет среднее значение выпрямленного напряжения U_d на выходе силового блока.

Коэффициент передачи СИФУ представляет собой отношение приращения угла регулирования к приращению напряжения управления.

. (8.7)

Коэффициент передачи собственно тиристорного преобразователя есть отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению угла регулирования тиристоров

. (8.8)

Общий коэффициент усиления зависимого инвертора представляет собой отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению напряжения управления

(8.9)

и в соответствии со структурной схемой

. (8.10)

В преобразователях используются СИФУ с линейными или так называемыми арккосинусоидальными характеристиками (рисунок 8.6). Во втором случае получаем линейную в пределах рабочего диапазона зависимость Ed = f(Uy).

Дата добавления: 2014-01-05