книги / Электроприводы с полупроводниковым управлением. Системы постоянного тока с кремниевыми выпрямителями

двух кремниевых выпрямителях типа ПВКЛ-50-4. Обмотка возбуж­ дения двигателя присоединена на напряжение ПО в.

Схема управления кремниевыми вентилями построена по прин­

напряжение дифференцируется цепочками R2C1 и R4C2.

Импульс от переднего фронта имеет положительную полярность и закорачивается вентилями ВП\ и ВТ Ц-

Отрицательный импульс от заднего фронта f/б.тг усиливается двухкаскадным усилителем на транзисторах Гг, Гз и Г5, Т е -

С выхода полупроводникового усилителя импульс U B ых подает­ ся на управляющий электрод тиристора через выходные трансфор­ маторы 7 > в ы х , предназначенные для увеличения напряжения до 10 в и разделения силовой цепи вентиля от его цепи управления. Величина выпрямленного напряжения Ud определяется значением угла отпирания а, который в свою очередь зависит от величины входного напряжения. Следовательно, изменяя величину входного напряжения, можно изменять величину среднего выпрямленного на­ пряжения. Характеристика вход — выход UdB=f(UY) изображена

72

В приводе мощностью 60 кет и 500 в устанавливаются вентили типа ПВКЛ-100-8. При этом обеспечивается примерно двукратный запас по номинальному току и 1,5-кратный запас по напряжению.

Кремниевые вентили по результатам исследований завода «Электровыпрямитель» допускают без ущерба прохождения по мень­ шей мере одной синусоидальной полуволны тока частотой 50 гц, амплитуда которой в 6,5 раза больше амплитуды номинального то­ ка. Практика показывает, что вентили типа ПВКЛ имеют перегру­ зочную, способность не меньше, чем вентили завода «Электровыпря­ митель». Таким образом, при принятой 6,5-кратной перегрузке по току вентили допускают прохождение в течение 10 мсек тока, дей­ ствующее значение которого не выше

6,5тт/д

14 ,4 /д .

■3 = ~ W ~

Если время прохождения тока короткого замыкания через вен­ тиль отлично от 10 мсек, то на основании [Л. 22] можно сделать заключение, что вентили допускают прохождение тока короткого замыкания такой величины, при которой интеграл квадрата тока по времени тот же, что и при 10 мсек. Таким образом, защита вентиля обеспечивается, если выполняется условие

кания.

Защита привода выполняется автоматическим выключателем ти­ па А-3100 с уставкой на 150 а, током отключения 700 а и разры­ ваемым током до 12 000 а.

Полный ток короткого замыкания состоит из периодической (вынужденной) и апериодической (свободной) составляющих. В се­ тях низкого напряжения до 500 в для кабелей, длина которых в метрах равна или больше 0,5 сечения в квадратных миллиметрах (//5 ^0 ,5 ), апериодическая составляющая тока короткого замыка­ ния сравнительно быстро затухает. При этом амплитуда результи­ рующего тока короткого замыкания превышает не более чем в 1,2— 1,3 раза амплитуду периодической составляющей тока короткого замыкания.

Таким образом, допустимый ток короткого замыкания (действу­ ющее значение) через вентиль не должен превышать:

74

Эффективное значение тока во вторичной обмотке выходного трансформатора при прямоугольном импульсе

где аи — ширина импульса отпирания.

При аи = Ю эл. град и /2т=0,15 а ток приближенно равен 25 ма.

Эффективное значение тока в первичной обмотке выходного трансформатора с учетом тока намагничивания, который принимаем равным 60% от тока /2, равно:

Л = 1,6*72=1,6-0,67-25=27 ма.

Для определения эффективного значения напряжения разлагаем прямоугольный импульс в ряд гармонических. В данном случае

76

W2 = '

("■ а-г)

(ОбВмакс

Выбираем сердечник ПЛОХ 10. Сечение сердечника

5=0,85 • 0,01 • 0,01=0,85 • 10~4 м2

Максимальное значение индукции выбираем Вмакс = 0,6 тл. Сле­ довательно,

Учитывая гармонические более высокого порядка, принимаем:

«>,2=225.

Число витков первичной обмотки

Для увеличения крутизны фронта импульса вводится положи­ тельная обратная связь. Число витков обмогки обратной связи при­ нимается равным:

203= £02= 225.

77

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДА С ПРИМЕРОМ РАСЧЕТА

Изменение скорости вращения привода в разомкнутой системе определяется выражением

В замкнутой системе регулирования с обратной связью по ско­ рости, воздействующей на цепь возбуждения двигателя, скорость вращения двигателя при нагрузке определяется по формуле

После приведения к общему знаменателю и пренебрежения бес­ конечно малыми более высокого порядка с учетом выражения п=по—/ яЯэ имеем:

цепь обратной связи по скорости.

Изменение магнитного потока ДФ определяется перепадом на­

при постоянной величине сопротивления гв в цепи возбуждения по кривой намагничивания двигателя Ф = /(/в).

Цепь возбуждения двигателя питается от тиристорного преоб­ разователя, на вход которого подается разность напряжений за­

78

На вход тиристорного преобразователя подается напряжение управления UY, которое составляет часть входного напряжения

при пренебрежении явлением коммутации и при наличии разрядного вентиля определяется выражением [Я. 24]

Из выражения (82) следует, что коэффициент усиления является переменной величиной при регулировании скорости вращения дви­ гателя путем ослабления поля. По мере уменьшения магнитного потока двигателя коэффициент усиления к увеличивается в степени

79

больше двух, так как, кроме влияния п0 и Фо, сказывается увели­ чение крутизны характеристики намагничивания двигателя.

В связи с этим следует отметить, что запас устойчивости при максимальных скоростях вращения двигателя значительно меньше, чем при номинальной скорости.

Поэтому в тех случаях, когда в системе не имеется корректирующих устройств, до­ пустимый коэффициент усиле­ ния системы следует опреде­ лять не только по допустимому статизму, но и по допустимому запасу устойчивости при ма­ ксимальной скорости вращения. Следует заметить, что для по­ добных систем целесообразно иметь переменный коэффициент усиления тиристорного выпря­ мителя, который должен иметь наименьшее значение при наи­ большем входном сигнале и наибольшее — при наименьшем

хода двигателя от потока

2. Нелинейность кривой намагничивания двигателя, которая определяет собой соотношение между током возбуждения (или на­ пряжения) и потоком:

ДФ _ ДФ

Sk==

Этот коэффициент зависит от величины магнитного потока (скорости двигателя) и с уменьшением потока (увеличением скоро­ сти) существенно возрастает.

3. Дифференциальные уравнения, описывающие поведение САУ в переходных режимах, содержат произведение переменных величин n(t)<b(t) и iH(t)0(t), что делает эти дифференциальные уравнения нелинейными.

Для исследования динамических свойств нелинейных автомати­ ческих систем существует ряд методов, которые позволяют иссле­ довать свободные и вынужденные колебания нелинейных систем. Большая часть этих методов базируется на теоремах Ляпунова об устойчивости движения. Применяются также топологические мето­ ды, связанные с построением структуры фазовых пространств (ме­ тоды фазовой плоскости и фазовых семейств), методы качественной теории дифференциальных уравнений, методы припасовывания, т. е. построение переходного процесса системы с помощью решения ли-

80