Высокомоментный двигатель постоянного тока
На стенде установлены высокомоментный двигатель обращенной конструкции: обмотка якоря размещена в пазах статора, а постоянные магниты – на роторе. Обращенная конструкция двигателя позволяет улучшить условия охлаждения двигателя, увеличить использование активных материалов, повысить КПД. Однако при этом усложняется щеточно-коллекторный узел: коллектор выполняется неподвижным, а щеточный узел и контактные кольца – вращаются.
Термин «высокомоментный» означает, что перегрузочная способность двигателя существенно увеличена до Мм/Мн=6¸10 в сравнении с обычными двигателями, у которых она не превышает 2¸4. Большой запас по моменту (равно по току якоря) достигнут благодаря усиленной конструкции щеточно-коллекторного узла, отсутствию принудительной вентиляции и применению высокоэнергетических постоянных магнитов, обеспечивающих высокие ускорения в переходных режимах работы без размагничивания магнитной системы, равномерный ход при малых скоростях 0,1…1об/мин.
Ускорение переходных процессов достигается также относительно небольшим моментом инерции высокомоментных двигателей, не несущих обмотку на роторе и имеющих удлиненную конструкцию при сниженной высоте оси вращения.
Допустимый ток якоря(равно момент) зависит главным образом от ресурса щеточно-коллекторного узла и устанавливается с помощью коммутационных характеристик w=f(Мдоп ), приводимых в справочниках.
|
|
|
Тиристорый преобразователь
Тиристорный преобразователь позволяет регулировать и стабилизировать скорость вращения двигателя в диапазоне до 2000.
На стенде установлены два ТП, один из которых служит для питания исследуемого двигателя (М1),другой - нагрузочного двигателя (М2). Электрические схемы преобразователей аналогичны, за исключением возможности модификации схем регулятора скорости и тока и разрыва обратных связей по току и скорости в схеме нагрузочного двигателя.
Преобразователь состоит из реверсивного трехфазного мостового выпрямителя группы которого соединены встречно-параллельно и управляются раздельно, силового(согласующего) трансформатора ,системы управления и защиты электропривода (рис. 4.1).
Для электропривода принята двухконтурная структура подчиненного регулирования с пропорционально – интегральными ПИ - регуляторами скорости (РС)и тока (РТ), адаптивным устройством для оптимизации параметров РС в области малых отклонений от заданного значения скорости и устройством зависимого токоограничения.
Ниже перечислены основные составляющие звенья функциональной схемы электропривода стенда, дана их краткая характеристика и взаимодействие.
|
|
|
Силовая цепь электропривода
Питание электропривода осуществляется от сети трехфазного напряжения (фазы R,S,T). На силовой трансформатор это напряжение подается через автомат токовой защиты QF. Трансформатор экономически целесообразно согласует напряжение питающей сети с небольшим выпрямленным напряжением, ограничивает токи короткого замыкания в цепи выпрямленного тока. Соединение первичной обмотки треугольником (D) ослабляет нежелательные магнитные потоки нулевой последовательности .
Управляемый реверсивный тиристорный преобразователь содержит два комплекта тиристоров: выпрямительный VS1…VS6 и инверторный VS7…VS12. Тиристоры обеих групп управляются системой импульсно – фазового управления (СИФУ), способ управления групп – раздельный .
Выпрямленное напряжение подается на исследуемый двигатель М1. Напряжение на якоре двигателя контролируется вольтметром V1, а в цепь якоря включены амперметр А1 и измерительный шунт RS.
Система управления электроприводом
Регулятор скорости, регулятор тока
Для управления скоростью и током двигателя установлены последовательно включенные суммирующие операционные усилители постоянного тока, замкнутые обратными связями: регулятор скорости РС (на базе операционного усилителя А8) и регулятор тока РТ (на базе ОУ А9).
|
|
|
Регулятор тока входит во внутренний контур тока, регулятор скорости – во внешний контур скорости, при этом контур тока управляется выходным сигналом РС, то есть внутренний контур подчинен внешнему контуру. В то же время параметры внутреннего контура учитываются при оптимизации внешнего контура; таким образом, оба контура находятся во взаимодействии.
Оба регулятора имеют большой коэффициент усиления и охвачены гибкой отрицательной обратной связью (цепочки RC), то есть являются пропорционально-интегральными (ПИ - регуляторами); передаточные функции регуляторов:
,
где Кр – коэффициент усиления регулятора, 
; Тр – постоянная времени регулятора, 
.
С помощью регуляторов компенсируют большие постоянные времени электропривода (электромеханическую и электромагнитную), что способствует ускорению переходных процессов. Применяя оптимальную настройку контуров, например, на технический оптимум, в системе подчиненного регулирования получают благоприятные переходные процессы: перерегулирование (превышение регулируемой величины над ее установившимся значением ) не более 4–10 %, время переходного процесса около 0,04-0,1 с.
|
|
|
Ограничивая выходные сигналы регуляторов, ограничивают регулируемые величины; на стенде ограничение напряжения на выходе РС приводит к ограничению тока якоря в переходных режимах.
В системе подчиненного регулирования возможно раздельное регулирование переменных, раздельная настройка контуров и коррекция переходных процессов в каждом контуре - все это существенно упрощает расчет и наладку электропривода.
При соединении перемычками гнезд М3-М4 и М5-М6 реализуется пропорциональные регуляторы скорости и тока (П - регуляторы).
Контакты ON замыкаются при срабатывании защит, блокируя РС и РТ.
На первый вход РС с задатчика скорости (потенциометра R1) подается задающее напряжение, пропорциональное установившейся скорости вращения, переключателем S1 задается направление вращения.
На второй вход РС поступает напряжение отрицательной обратной связи по скорости от тахогенератора BR через корректирующую цепочку (содержащую точку 168), которая снижает перерегулирование и колебательность переходного процесса, кроме того, на второй вход РС поступает сигнал с выхода устройства зависимого токоограничения (УЗТ), ограничивающего ток якоря в функции скорости в соответствии с коммутационной характеристикой Iдоп=f(w) двигателя (через цепь, содержащую т. 170).
Регулятор скорости является адаптивным (самонастраивающимся), автоматически увеличивающим коэффициент усиления Крс и уменьшающим постоянную времени Трс при соизмеримости напряжений задания скорости и обратной связи по скорости на малых скоростях установившихся режимов, когда наиболее вероятны прерывистые токи, ухудшающие динамические характеристики привода. Адаптивное устройство (АУ) регулятора скорости корректирует значение Крс и Трс, улучшая динамику привода.
Выходной сигнал РС, поступающий на вход РТ, является задающим для последнего; на второй вход РТ поступает сигнал отрицательной обратной связи по току якоря, снимаемый с шунта RS в цепи якоря двигателя М1 и передаваемый на вход РТ через дифференциальный усилитель А11.
Выходной сигнал РТ через усилитель А10 и переключатель характеристик ПХ (не показан на лицевой панели стенда) поступает на вход нуль-органа СИФУ в виде отрицательного напряжения управления Uу независимо от знака выходного сигнала РТ (т. 140).
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 436; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!