Режимы работы асинхронных машин

Направление вращения асинхронного электродвигателя при прямом порядке чередования фаз (a-b-с) принимаем за положитель­ное (1-й квадрант диаграммы, рис,9.7), а при обратном порядке чере­дования фаз (а-c-b) - за отрицательное (3-й квадрант диаграммы). Во втором и четвертом квадрантах представлены характеристики тор­мозных режимов. Исследованию режимов работы АД посвящена монография Сыромятникова А.И.

Двигательный режим. Двигательный режим характеризуется изменением частоты вращения электродвигателя от нуля (точка пуска) до (точка идеального холостого хода) при соответствующем изменении момента (тока) от М_п до нуля (первый квадрант, рис.9.7). Текущие значения момента и частоты вращения можно определить по формулам

 

 

Устойчивый режим работы обеспечивается частью механиче­ской характеристики АД, лежащей в диапазоне изменения сколь­жения от нуля до .

Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя строят в функции полезной мощности электродвигателя , рис.9.8.

 

 

Рекуперативное торможение. Рекуперативное торможение (генераторный режим) с отдачей энергии в сеть имеет место тогда, когда под влиянием нагрузочного момента или другой причины угловая частота вращения ротора асинхронной машины превысит синхронную частоту W₁. В генераторном режиме скольжение s < 0, ток и момент вращения также меняют знак.

Режим рекуперативного торможения может быть реализован в системе преобразователь частоты - АД при остановке электродвигателя или при переходе с большей частоты вращения на меньшую. Рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения АД.

Динамическое торможение. Режим динамического торможения применяется для быстрой остановки вращающегося двигателя. Режим динамического торможения осуществляется следующим образом: фазы статора отключаются от сети переменного тока и одна фаза, если выведен нуль, или две фазы, соединенные последовательно, подключаются к источнику постоянного тока. Постоянный ток, создает неподвижное в пространстве магнитное поле, в котором вращается ротор. Создается тормозной момент и двигатель останавливается.

В случае подсоединения к источнику постоянного тока двух последовательно соединенных фаз тормозной момент можно найти по формуле

М_дт = 2 x² _m I² _дт / [(s_дт /s_к + s_к / s_дт )x¢₂ W ₀ ] , (13.25)

где W₀ - частота вращения электродвигателя в момент начала динамического торможения,

s_дт = W / W ₀ - скольжение (относительная частота вращения) при динамическом торможении,

s_к = r¢₂ / x¢₂ - критическое скольжение, x¢₂ = x_m + x¢_2s - индуктивное сопротивление обмотки ротора, I _дт = U_п /2 r₁- ток динамического торможения, протекающий по фазам статора под действием постоянного напряжения U_п. Обычно принимают I _дт = 1,22 I _н /104/.Тогда напряжение, которое необходимо подвести к статору, U_п =2,44 r₁I_н. Для АД малой мощности принимают U_п = 15 - 30 В. Форма кривой момента динамического торможения в общем случае нелинейна и определяется параметрами машины и прежде всего значением r¢₂.

Торможение противовключением.Режим противовключения имеет место тогда, когда во вращающемся двигателе переключают две фазы статорной обмотки, что приводит к изменению направления вращения поля статора: ротор и поле статора вращаются в противоположных направлениях. В режиме противовключения скольжение s>1.Двигатель потребляет из сети активную мощность, в то же время потребляется механическая мощность вращающегося ротора.Обе эти мощности преобразуются в потери, так как полезная мощность равна нулю. Ротор энергично тормозится. Если в момент, когда s =1, фазы обмотки статора не будут отключены от сети, то ротор будет разгоняться в противоположном исходному направлению вращения и произойдет реверс двигателя.

Силовая схема асинхронного электродвигателя, предусматривающая возможность реверса и динамического торможения, представлена на рис.13.9.

Рис.13.9

 

Пуск электродвигателя осуществляется нажатием кнопки “Вперед” или “Назад”, в зависимости от желаемого направления вращения электродвигателя, после чего на катушку магнитного пускателя МП подается напряжение, магнитный пускатель срабатывает и замыкает свои силовые контакты в цепи питания фаз электрродвигателя, замыкает блокконтакт, шунтирующий кнопку “Пуск”, размыкает контакт (нормально замкнутый) в цепи питания катушки второго магнитного пускателя. Осуществляется разгон АД до установившейся частоты вращения.

Управление торможением осуществляется нажатием кнопки “Стоп”, послен чего катушка магнитного пускателя обесточивается, якорь МП под действием пружин возвращается в исходное состояние (отбрасывается), силовая цепь АД обесточивается. Одновременно подается питание на катушку промежуточного реле (ПР), которое срабатывает и замыкает свои силовые контакты в цепи питания реле управления (РУ), обладающее свойством задержки времени. После срабатывания РУ включается контактор динамического торможения (КДТ), происходит торможение двигателя в режиме динамического торможения. Через определенный промежуток времени, равный времени динамического торможения, РУ отключает цепь КДТ, якорь КДТ отбрасывается и цепь питания фаз обмотки статора постоянным током разрывает.Ротор электродвигателя неподвижен, обмотки статора обесточены.

 

13.7.Пуск асинхронного двигателя в ход

 

Рассмотрим расчет пуска асинхронного электродвигателя по статической механической характеристике.Среди численных методов анализа процесса пуска АД для приближенного расчета находят применение графические и графоаналитические методы, среди которых наиболее распространен метод площадей.В основе этого метода лежат следующие построения, рис.13.10.

 

Рис.13.10

 

Запишем уравнение равновесия моментов (13.3) в виде

M - M_ст = DМ = J_å dW/dt, (13.26)

Величина DМ определяет ускорение ротора АД (на рис.13.10,а - заштрихована).В точке А при пересечении механических характеристик АД и нагрузки процесс разгона АД заканчивается и двигатель работает с установившейся скоростью W_а.Разрешая (13.26) относительно времени, получаем

dt = (1/ DМ) J_å dW. (13.27)

Вводим относительную частоту вращения n = W/W₁ и относительную разность моментов вращения и нагрузки m =DМ/М_н . Преобразуем (13.27) и интегрируем левую часть равенства по времени, а правую - по частоте вращения

dt =( J_å W₁ / М_н ) (1/ m) dW, (13.28)

где J_å W₁ / М_н =T_м - постоянная времени механических переходных процессов АД.

Строим зависимость m = f(n), рис.13.10,б, а затем 1/m = f(n),рис.13.10,в. Время разгона электродвигателя для текущих значений частот вращения находим графическим интегрированием по формуле

t_n= T_м S_n m_t, (13.29₎

где m_{t -} масштаб времени, равный произведению масштабов осей координат n и 1/m, рис.13.10,в.

S_n- площадь, ограниченная осями координат, кривой 1/m = f(n) и n - той скоростью (заштриховано).

Полученная кривая нарастания частоты вращения двигателя при его пуске представлена на рис.13.10,г.Аналогично можно рассчитать реверс двигателя и его торможение.Следует заметить, что использование статических характеристик для расчета переходных процессов пуска, реверса и торможения при малых нагрузках может дать искаженную картину реальных процессов.Расчет пуска АД в ход с учетом электромагнитных переходных процессов может быть выполнен по полной системе дифференциальных уравнений (13.1)-(13.3) на ЭВМ численным методом /20/.Типичные кривые изменения электромагнитного момента и частоты вращения при пуске АД без нагрузки (M_ст = 0, J_å = J_рот) представлены на рис.13.11, где W₀ - частота вращения идеального холостого хода, М_уд - ударный момент, под которым понимают первый максимальный всплеск момента вращения.Динамические моменты в АД, связанные с электромагнитными переходными процессами, могут достигать значений в несколько раз превышающих критический момент электродвигателя, взятый по статической характеристике, особенно при реверсе двигателя /91/.

 

Рис.13.11

 

Анализ пуска электродвигателя под нагрузкой приведен в /20,54/. Кривые M= f(t) и W= f(t) позволяют построить динамическую (1) механическую (пусковую) характеристику, рис.13.12. Для сравнения на этом же рисунке приведена и статическая (2) характеристика.

Рис.13.12

 

Максимальные ударные моменты могут достигать недопустимо больших по механической прочности для механизма значений. Для предотвращения указанных явлений при пуско- тормозных процессах следует формировать необходимый закон изменения питающего напряжения управлением тиристорами. Электромагнитные переходные процессы существенно влияют на время протекания процесса .Эти величины могут в несколько раз отличаться от рассчитанных по статическим характеристикам.

 

13.8.Регулирование частоты вращения АД

 

Рассмотрим основную зависимость для частоты вращения ротора АД

W = W₁(1-s) = (2pf₁/p_пол ) (1-s). (13.3 0)

Очевидны три возможных способа регулирования частоты вращения:

- изменением частоты питающего напряжения;

- изменением числа пар полюсов машины;

- изменением значения скольжения.

Способ переключения числа пар полюсов.Для реализации этого способа предусматривается в обмотке статора переключение секций фаз из последовательного соединения в параллельное и наоборот.Существуют АД с несколькими обмотками статора, имеющими различное число пар полюсов /25/. Этот способ является наиболее простым, однако частота вращения изменяется дискретно.В системах автоматического регулирования этот способ применяется редко.

Способ изменения величины скольжения. Величина момента вращения трехфазных АД зависит от квадрата приложенного напряжения (13.22). Меняя величину напряжения, подаваемого на фазы статора АД,например,с помощью трехфазного МУ или тиристорного преобразователя, рис.13.13 для двигателя, работающего под нагрузкой, например M_ст1, смещаем точку установившегося режима в диапазоне s_{н -} s_кр.В настоящее время существует большое число различных схем включения тиристоров , позволяющих коммутировать статорные цепи АД и регулировать подводимое к двигателю напряжение, многие из них проанализированы в /91,92/.

 

Рис.13.13

 

Учитывая,что в электродвигателях общепромышленного применения s_н.min = 0,01, а s_к.max = 0.15, этот способ дает небольшой диапазон регулирования частоты вращения ротора, рис.13.14,а.Кроме того,при тиристорном регулировании напряжения по мере увеличения угла управления тиристоров напряжение статора принимает все более импульсный характер, возникают высшие гармонические напряжения и тока, в свою очередь вызывающие повышенные тепловые и магнитные потери, а также высшие гармонические момента вращения, являющиеся тормозными по отношению к основной частоте.

 

Рис.13.14

 

Этот способ находит широкое распространение для специальных электродвигателей с повышенным сопротивлением обмотки ротора, s_к >1, рис.13.14,б.Для электроприводов малой мощности разработаны специальные двухфазные АД, в которых для регулирования частоты вращения применяется способ асимметричного управления.Асинхронные исполнительные двигатели (АИД) представляют собой двухфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора с повышенным омическим сопротивлением . Теория асинхронных микромашин с полым ротором наиболее полно изложена в /74/.

В АИД одна из обмоток статора подключена постоянно к сети через конденсаторную батарею и называется обмоткой возбуждения. Величина емкости находится из равенства /89/

x_c = k² (x²_ук + r² _ук)/ x_ук,

_где k - отношение чисел витков обмотки возбуждения к обмотке управления, x_ук ,r _ук - параметры обмотки управления при неподвижном роторе.

Вторая обмотка АИД подключена к преобразователю, управляющему амплитудой или фазой, подаваемого на обмотку напряжения. Эту обмотку называют обмоткой управления. При одинаковых обмотках, если приложенные к ним напряжения равны, создается круговое магнитное поле. При изменении амплитуды или фазы напряжения управления магнитное поле становится эллиптическим. Наряду с моментом вращения прямого следования фаз появляется момент обратного следования фаз, в результате среднее значение момента снижается, соответственно снижается и часторта вращения ротора.Рассматривают амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы управления частотой вращения АИД / 19,32 /. Простейшая силовая схема АИД представлена на рис.13.15.

Рис.13.15

 

Одно из основных требований к АИД заключается в том, что при снятии сигнала управления ротор должен остановиться, то есть самоход должен отсутствовать.Обоснование отсутствия самохода у АИД, имеющих s_к >1, наглядно представлено на рис.13.16,б.

Рис.13.16

 

При снятии сигнала с обмотки управления обмотка возбуждения остается подключенной к сети и создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить в виде прямо- и обратновращающихся составляющих.Соответствующие моменты вращения обозначены как М₁ и М_2. Очевидно, что для двигателя общетехнического исполнения, имеющего s_к = 0,05 - 0,15, среднее значение электромагнитного момента положительно (рис.13.16,а) и, если М_ст < М_ср, то ротор АД продолжает вращаться.Другая картина наблюдается для АИД, имеющего s_к > 1 , рис.13.16,б.Для него М_ср < 0, то-есть является тормозным: самоход отсутствует.При снятии сигнала управления ротор АИД обязательно остановится. Выполняя требование линейности механических и регулировочных характеристик АИД проектируют с s_к = 2 - 4.

Для АИД также как и для ИДПТ механические и регулировочные характеристики удобно строить в относительных единицах. Обозначим W/W₁=n; Uу/U_вн = a; M/M_пуск = m, где М_пуск - пусковой момент при номинальном напряжении .Тогда по аналогии с (10.25) можно в первом приближении записать

n = a - m, (13.31)

где n- относительная частота вращения якоря электродвигателя, a - коэффициент сигнала, m - относительный момент.

Более точное описание механических характеристик дано в /19/. Для механической характеристики, соответствующей номинальному режиму работы (a = 1),

m = 1 + сn + dn²,

коэффициенты c + d = - 1.

Коэффициент полезного действия АИД несколько ниже, чем у одинаковых по мощности асинхронных трехфазных двигателей из- за повышенного активного сопротивления ротора.При этом наиболее высокий КПД имеют АИД с амплитудным управлением. Поэтому рассмотрим только характеристики АИД с амплитудным управлением.

Статические механические и регулировочные характеристики АИД с амплитудным управлением представлены на рис.13.17. У исполнительных электродвигателей с полым немагнитным ротором диапазон регулирования частоты вращения достигает 1 : 200.

Рис.13.17

 

Механические и регулировочные характеристики АИД имеют аналогичный вид при фазном и амплитудно-фазном управлении /32/. Механические характеристики АИД при всех способах управления нелинейны и их жесткость уменьшается с уменьшением сигнала управления.Улучшению линейности механических характеристик способствует увеличение активного сопротивления ротора. Допускается нелинейность механических характеристик до

10- 15 %. При всех способах управления механические характеристики обеспечивают устойчивость работы во всем диапазоне двигательного режима.

Регулировочные характеристики АИД нелинейны при всех способах управления. Наибольшая нелинейность наблюдается в режиме холостого хода (до 20%).Зависимость полезной мощности от частоты вращения при различных значениях коэффициента сигнала представлена на рис.13.18.

Рис.13.18

На линейном участке механической характеристики динамические свойства АИД аналогичны исполнительным двигателям постоянного тока.АИД можно считать апериодическим звеном первого порядка с электромеханической постоянной времени Т_м = JW₀ a/ М_пa при заданном сигнале a.

Способ изменения частоты питающего напряжения. Наиболее рациональным способом плавного регулирования частоты вращения АД является частотный способ. Рассмотрим механические характеристики трехфазного АД в диапазоне изменения момента вращения от нуля до максимального значения. Принимаем, что при изменении частоты питающего напряжения амплитуда напряжения постоянна. Тогда, момент вращения АД будет изменяться обратно пропорционально квадрату частоты, рис.13.19,а. Очевидно, что такие характеристики потребуют сложных алгоритмов управления.

 

 

Рис.13.19

 

Характер кривых момента вращения можно существенно приблизить к идеальным для автоматического управления, если выполнять равенство U_n/U_1н = f_n/f_1н =n, рис.13.19,б Основной закон частотного регулирования, установленный академиком М.П.Костенко, формулируется следующим образом: чтобы обеспечить оптимальный режим работы АД при всех значениях частоты и нагрузки, относительное напряжение , подаваемое на электродвигатель, необходимо изменять пропорционально произведению относительной частоты на корень квадратный из относительного момента нагрузки /25,56/. Этот закон можно записать уравнением

U_n/U_1н = (f_n/f_1н) sqrt(M/M_н). (13.32)

М.П.Костенко отмечал, что при регулировании напряжения по его закону абсолютное скольжение остается практически неизменным.Очевидно, что если регулировать напряжение так , чтобы абсолютное скольжение оставалось постоянным, то режим работы АД будет близок к режиму по основному закону М.П.Костенко.

При небольших частотах происходит снижение значения максимального (критического) момента при выполнении условия (13.32) из-за влияния падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора.Для предотвращения этого эффекта следует с уменьшением частоты снижать напряжение в меньшей степени, чем это рекомендуется указанной формулой.

Следует заметить, что вид расчетной формулы для частоты вращения ротора зависит от характера изменения момента нагрузки при изменении частоты вращения:

- если М_ст(n) = n М_{ст.н ,} то W (n) = nW₁ (1 - s_н);

- если М_ст(n) = М_ст.н = const_, то W (n) = nW₁ (1 - s_н/n);

где s_н соответствует М_ст.н при базовой (основной) частоте питающего напряжения.

Частотный способ позволяет увеличить частоту вращения по отношению к номинальной в 2 - 3 раза.Ограничение - по механической прочности ротора и потерям в стали, которые увеличиваются пропорционально квадрату относительного значения напряжения.Нижний предел снижения частоты вращения относительно номинальной определяется допустимыми пульсациями скорости и величиной момента статического сопротивления при трогании двигателя с места.

Для разных частот напряжения статора рабочие характеристика АД не остаются постоянными.На рис.13.20 показана зависимость рабочих характеристик АД от частоты питающего напряжения на примере электродвигателя типа АЗР24/10-6 при М_ст = 20 Нм /56/.

Рис.13.20

 

При уменьшении частоты напряжения статора основной поток машины снижается за счет падения напряжения в активном сопротивлении статорных обмоток в тем большей степени, чем меньше значение частоты сети. Поток сравнительно мало меняется при частотах, близких к номинальному значению. В последние годы привлекает внимание исследователей режим постоянного рабочего потока, рассмотренный А.А.Булгаковым и впервые экспериментально исследованный Б.П. Соустиным /56/. Основным достоинством режима постоянного полного потока является то, что при всех частотах сохраняются такие же условия работы электродвигателя, как при номинальной частоте. Постоянство полного потока при всех частотах обеспечивается компенсацией падения напряжения в активных сопротивлениях статора соответствующим повышением напряжения на зажимах двигателя в функции частоты и нагрузки.

Первые преобразователи частоты были каскадного типа: двигатель постоянного тока -синхронный генератор (см.п.9.4). Изменение частоты синхронного генератора достигалось соответствующим изменением частоты вращения двигателя постоянного тока. Изменение амплитуды напряжения синхронного генератора достигалось изменением тока возбуждения синхронного генератора. Однако, электромашинные каскадные преобразователи дороги, громоздки и обладают большой инерционностью, так как для того , чтобы изменить частоту напряжения синхронного генератора требуется менять частоту вращения агрегата из нескольких машин. В настоящее время преобразователи частоты, как правило, статические полупроводниковые. Из вентильных преобразователей наиболее распространены циклоконверторы (см. п.8.5) и преобразователи с промежуточным звеном постлоянного тока (см.п.8.4).

Существует большое число установок, не требующий большого диапазона и плавности регулирования частоты вращения (башенные и мостовые краны, лебедки, транспортеры, конвейеры и т.д.).Для них может быть использован непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией вентилей (циклоконвертор).

Для электроприводов регулируемых по положению (станки с ЧПУ, промышленные роботы) используют инверторы со звеном постоянного тока.На рис.13.21 представлены статические механические характеристики АД при питании его от АИН (1) или от АИТ (2).

 

Рис.13.21

 

Режимы подобраны таким образом, чтобы максимальный момент в обоих случаях был одинаков /56/.Очевидно, что при питании АД от источника тока механическая характеристика имеет более высокую жесткость на рабочем участке, но меньший пусковой момент. Объясняется это тем, что при питании АД от источника тока при изменении частоты вращения двигателя изменяется основной поток машины, а при питании АД от источника напряжения поток машины практически не изменяется.

Типовые принципиальные схемы силовой части частотно регулируемого привода этого типа представлена на рис.13.23 и 13.24.

Векторное управление асинхронными электродвигателями. Разновидностью частотного управления АД являются частотно-токовое и фазовекторное управление током и напряжением статора асинхронного электродвигателя в полярных или декартовых координатах, которое начало развиваться в начале 90-х годов. Новая тенденция, ранее рассматриваемая как математическая абстракция, - управление векторами получила сейчас всеобщее признание и развитие, особенно в США, Германии, Японии. Идея представления трехфазного тока статора в виде потокообразующей и моментообразующей составляющих, чтобы раздельно управлять потоком возбуждения и моментом двигателя, в сочетании с использованием преобразованной системы координат, ориентированной по полю электродвигателя, нашла широкое практическое использование. Наиболее ответственной операцией является определение направления и измерение значения потокосцепления ротора электродвигателя. Существует несколько способов реализации этого. Чаще используют датчики Холла, установленные в воздушном зазоре машины под углом 90 ^° относительно друг друга , измеряющие проекции вектора основного потокосцепления машины Y_оa и Y_оb на оси a-b статора, неподвижные в пространстве . Координаты вектора потокосцепления ротора определяются как

Y_2a = L^¢₂ Y_оa / L_m - (L^¢₂ - L_m)I_1a, (13.33)

Y_2b = L^¢₂ Y_оb / L_m - (L^¢₂ - L_m)I_1b ,

где I_1a, I_1b - проекции вектора тока статора на координатные оси a-b, находятся с помощью фазных токов по формулам параграфа 6.3.Векторная диаграмма потокосцеплений и токов представлена на рис.13.22.

 

Рис.13.22

 

Из векторной диаграммы очевидно, что измеряя потокосцепления Y_оa иY_оb и рассчитывая Y_2a и Y_2b, в любой момент времени можно найти текущие значения модуля вектора потокосцепления Y_2m , его угловой частоты вращения и фазы j_о относительно вектора тока статора.Относительно ротора вектор потокосцепления Y₂ вращается с угловой частотой W₂.Ротор вращается с угловой частотой W. Относительно статора вектор потокосцепления Y₂ вращается с угловой W+W₂ =W₁.

Берем синхронно вращающиеся координатные оси d-q и совмещаем ось d с вектором потокосцепления ротора, получаем Y_2d = Y_2m , Y_2q = 0. Проекции вектора тока статора на оси

d-q дают: I_1d - мгновенное значение намагничивающего тока машины, I_1q - мгновенное значение активной составляющей тока статора, определяющей величину момента вращения.

Таким образом, можно отдельно управлять магнитным потоком и моментом двигателя, имея дело не с переменными синусоидальными величинами, а с постоянными их преобразованными значениями, что позволяет строить систему управления АД аналогично системам управления двигателей постоянного тока /65/. Векторное управление АД позволяет решать задачи не только инвариантного управления моментом или скоростью, но и оптимального управления магнитным полем как по величине, так и по фазе по отношению к вектору тока или вектору напряжения статора.

Если поставлена задача управления АД при неизменном значении Y₂, то должна поддерживаться неизменной составляющая тока статора I_1d.Составляющая тока I_1q должна изменяться с изменением момента нагрузки.Эти условия выполняются, если меняется амплитуда и фаза (угол j_о) тока статора.

Векторное управление асинхронными электродвигателями позволяет довести качество управления асинхронными электроприводами до лучших образцов электроприводов постоянного тока: полоса пропускания 100 - 200 Гц, диапазон регулирования скорости 1 : (10 000 - 20 000), номинальная частота вращения 3000 - 12 000 об/мин.

 

13.9. Типовые силовые схемы силовой части асинхронных электродвигателей

 

Силовая схема асинхронного электропривода с АИТ с отсекающими диодами

 

 

Рис.13.23.Тиристорный частотнорегулируемый асинхронный электропривод

 

Рис.13.24. Транзисторный частотнорегулируемый асинхронный электропривод с АИН

Схемы автономных инверторов тока и напряжения описаны в п.8.4.

Схема силовой части частотно управляемого асинхронного электропривода

“Размер 2М- 5”

 

Рис.13.25

 

Силовая схема электропривода, регулируемого по напряжению, имеющему систему управления с замкнутыми обратными связями по току и скорости, представлена на рис.13.26.Такие электроприводы находят применение при небольшом диапазоне регулирования частоты вращения (1 : 20).

 

Рис.13.26.Электропривод типа СТУ-ПР-2.

 

Особенности работы тиристорного асинхронного электропривода с фазовым управлением изложена в /91/. Желаемая скорость и заданная жесткость механических характеристик асинхронного электропривода с замкнутой системой управления обеспечивается соответствующим выбором величины коэффициента усиления регулятора скорости k_y и напряжения сравнения (напржение задатчика скорости) U_ср.Формирование механических характеристик замкнутого асинхронного электропривода (штриховые линии) показано на рис.13.27.

 

Рис.13.27.Кривая 1 построена при k_y = 5,9, кривая 2 для k_y = 1,0.

 

 

Схема питания и управления АИД

 

Рис.13.28

Схема содержит:

УН1, УН2 - усилители напряжения,

Тр1,Тр2,Тр3 - трансформаторы,

ДМ - кольцевой демодулятор,

МУ - магнитный усилитель,

АИД - асинхронный исполнительный электродвигатель.

Процессы в элементах схемы управления АИД описаны в /82/.

Схемы питания обмоток АИД с широтно-импульсным регулированием напряжения исследованы в /93/. Одна из них - двойная мостовая на полностью управляемых транзисторно-диодных ключах представлена на рис. 13.29.

 

 

Рис.13.29

 

При отсутствии входного сигнала обмотка управления отключена от источника питания и шунтирована цепью Т5-Д9-Д12-Т8 или Т7-Д11-Д10-Т6.С появлением сигнала управления в зависимости от его фазы (полярности) происходит переключение верхних и нижних ключей при постоянно включенном соответственно нижнем или верхнем ключе (несимметричный закон управления). Для ограничения тока сквозного короткого замыкания , возникающего в течение интервала коммутации полупроводниковых ключей, установлен дроссель Др. С целью устранения возможных перенапряжений на дросселе и ОУ они зашунтированы цепочками стабилитронов D1-D2, D7-D8.