книги из ГПНТБ / Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока

Т а б л и ц а 6 - 6

Коэффициенты заполнения, соответствующие максимальны м пульсациям токов при Rl = Ra = О

П р и м е ч а н и е . R ' ^ = ЯД4./(1 — ЯД4. )•

Для этого должны быть известны следующие исходные дан­ ные:

кривая намагничивания двигателей Ф = /(/п ); максимально допустимая э. д. с. £омакс для последовательно

включенных двигателей; допустимое минимальное значение коэффициента ослабления

поля ßiii;

скорость начала торможения Ощ; среднее значение тока якоря /,,.п, которое необходимо поддер­

= і ) ;

минимально допустимый период (или максимальная частота) работы прерывателя 7'доп;

Для определения основных характеристик регулирования и ве­ личии сопротивлений схемы торможения может быть предложен сле­ дующий порядок расчета:

1. Определение коэффициентов а и b аналитического выражения

на основе соображений, изложенных в § 6 - 1 , и, в частности, по кри­

6 . Расчет среднего значения напряжения на тормозном резисторе Uт.пі в начале торможения согласно (6-41).

7. Определение сопротивлений тормозного резистора /?т и допол­ нительных резисторов Rn, Ri, Rn. по (6-42) — (6-45).

8 . Нахождение коэффициента заполнения у,,2, при котором на­

чинается второй этап торможения с 7n.n = const, согласно (6-46).

9. Расчет величины тока возбуждения / в.п2 в начале второго

димо для более подробного анализа характеристик регулирования).

152

делены по (6-14) табл. 6-1 при т у м а к е - Если применяются двигатели, которые в зоне реализуемых ско­

ростей ие имеют ограничения по коммутации и нет необходимости снижать ток якоря на высоких скоростях, то может быть использо­ ван тот же порядок расчета, кроме пп, 8 , 9 и 11. При таком двух­

этапном торможении допустимый ток якоря, поддерживаемый посто­ янным, также может быть определен по выражению (6-37). Вто­ рым этапом можно считать окончание процесса торможения при

Для определения необходимой величины индуктивности цепей возбуждения и якоря по заданным допустимым значениям пульсаций тока в них в общем случае (при наличии всех трех дополнительных резисторов R b, R h, R i) может быть предложен следующий порядок

расчета:

1.Принимая во внимание ранее определенные граничные значе­

или второго) определяются зависимости коэффициентов пульсаций б

ляются необходимые величины индуктивностей Ь л и Ь л. Постоянные регулирования Кі, Кг в этих выражениях должны быть выбраны

согласно условиям (2-27)-—(2-30).

В частных случаях, когда сопротивления двух из трех резисто­ ров приняты равными нулю, т. е. при Лі=Л!д= 0 или R i = R B=0, целе­ сообразно использовать соответствующие выражения табл. 6-5 и 6 - 6

для определения коэффициентов заполнения, при которых имеют ме­ сто максимальные значения пульсаций. Сравнивая эти «амплитудные» коэффициенты заполнения с граничными значениями уш, ушг, умако

и учитывая характер кривых на рис. 6-14—6-17, можно определить значение коэффициента заполнения, которое должно быть использо­ вано для определения необходимой индуктивности. Во многих прак­ тических случаях максимальные значения пульсаций тока возбужде­

так и по выражениям для этапа с /,i=const. В обоих случаях можно получить один и тот же результат.

153

циентов пульсаций 5 должно быть проведено только для режима с /я = const.

На основе проведенного в данной главе анализа можно сформу­ лировать следующие выводы:

1. В системах импульсного реостатного торможения двигателей постоянного тока последовательного возбуждения ослабление поля и уменьшение тока якоря на высоких скоростях может быть осуще­ ствлено при помощи одного прерывателя без специальных регулято­ ров возбуждения. Для этого, в частности, может быть использована схема на рис. 6 -2 ,а, которая, кроме основного тормозного резисто­

ра У?т, содержит ряд дополнительных резисторов. От соотношений сопротивлении этих резисторов зависят как основные характеристи­ ки регулирования / в= /(у ) и /л = /(у ), так и величина пульсаций токов.

2 . Анализ влияния дополнительных тормозных резисторов пока­

зывает следующее:

а) Увеличение сопротивления резистора в якорной цепи R,u т. е.

подключение цепи возбуждения с последовательным прерызателем к части тормозного резистора, приводит к снижению тормозного мо­ мента на низких скоростях или к необходимости применения допол­

лых значениях у). что желательно для обеспечения устойчивой рабо­ ты системы торможения. При этом включение дополнительного рези­ стора в цепь возбуждения эффективнее, чем установка резистора в цепи прерывателя, так как при малых значениях коэффициента за­ полнения резистор Rn оказывается подключенным только на короткое

время.

в) В силу вышеизложенного наибольший практический интерес

тормозного момента в области малых скоростей.

д) Этого недостатка нет при включении дополнительного рези­ стора Rz в цепи шунтирующего диода Д. Однако по сравнению со случаем включения резистора в цепи возбуждения наличие R a вызы­

вслучаях неглубокого ослабления поля.

ж) Проведенный анализ и расчеты показывают, что для обеспе­

чения рациональной характеристики K = f { \ ) наиболее целесообраз­

ным можно считать включение дополнительного резистора в цепь шунтирующего диода Д (рис. 6 -6 ). При этом величина сопротнвле-

154

иия резистора Ад может быть принята равной 10— 15% величины основного тормозного резистора А’т. Однако в случае, когда необхо­ димо облегчить условия защиты от аварийных сверхтоков, такой до­ полнительный резистор может быть включен также в цепь обмоток возбуждения.

3. Для торможения двигателей, имеющих ограничения по комму­ тационной способности па высоких скоростях, может быть предложен трехэтапный способ торможения, при котором:

на первом этапе системой управления поддерживается постоянное среднее значение тока тормозного резистора / T = const (ток якоря при этом постепенно возрастает);

на втором этапе торможение продолжается постоянным и макси­

ß= /ц //л =COnst.

4.Для определения основных характеристик регулирования (за­ висимостей средних значений токов от коэффициента заполнения импульсного цикла и скорости) могут быть предложены методика расчета, изложенная в § 6-4, и выражения, полученные в § 6-2. Эта

методика действительна также для расчета основных характеристик II параметров схемы при двухэтапиом торможении двигателей, ком­

мутационные условия которых не требуют уменьшения величины тока якоря на высоких скоростях.

5. Для определения относительно сложных зависимостей пульса­ ций тока возбуждения и якоря в процессе трехэтапиого торможения целесообразно использовать коэффициенты пульсаций 6 В и бя, кото­

рые зависят только от коэффициента заполнения и относительных сопротивлении дополнительных резисторов Ад», Ап*, А і. (см. выра­ жения в табл. 6-2). Максимальные значения этих коэффициентов могут быть найдены путем построения соответствующих зависимостей

мальные значения пульсации тока возбуждения имеют место в конце этого этапа или при у=0,5н-0,6 (если Ад,= 0 ) . Максимальные значе­ ния пульсаций тока якоря при этом также имеют место либо в конце

= const) максимальные значения тока возбуждения имеют место при

валентной постоянной времени тв.т= Ав/Ат, а пульсации тока якоря обратно пропорциональны постоянной времени т я .т= А п /А т (табл. 6-3

сти в цепях возбуждения и якоря, чем при первом способе регули­ рования.

155

Глава с е д ь м а я

ИМПУЛЬСНОЕ РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

В данной главе .рассмотрена возможность осуществления импульсного рекуперативного торможения двигателей по­ стоянного тока последовательного возбуждения во всем диапазоне скоростей (включая зону ослабления поля и’ зону уменьшения тока якоря при высоких скоростях) без специального регулятора возбуждения. При этом за осно­ ву принята известная схема Форстера {Л. 105]. Непосред­ ственное применение этой схемы затруднено из-за боль­ шой крутизны характеристики ß= f(y) в начале тормо­ жения, что может привести к нарушениям устойчивости процесса торможения. Поэтому предлагается включить дополнительные тормозные резисторы, которые позволя­ ют получить желаемые .характеристики регулирования и осуществить, таким образом, комбинированное, рекупера­ тивно-реостатное торможение двигателей. При этом пред­ полагается, что в тормозных резисторах будет рассеяна лишь небольшая часть энергии торможения (примерно

10—30%).

Кроме того, в данной главе рассмотрено применение нового способа управления тормозным .процессом, при коюром осуществляется постепенное увеличение така якоря и тока возбуждения на начальном этапе тормо­ жения.

Рассмотрим влияние дополнительных тормозных рези­ сторов, которые, так же как при импульсном реостатном торможении (гл. 6), могут быть включены в различные ветви схемы (рис. 7-1,а).

7-1. ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ

В общем случае дополнительные тормозные резисторы могут быть включены в следующие ветви схемы на рис. 7-1,а:

цепь якоря (Яя) , цепь прерывателя П (на рис. 7-1,а не показано),

цепь источника питания (Я), цепь возбуждения (Яв), цепь диода Д1 (Яі) и цепь диода Д (Яд) .

156

Увеличение сопротивления резистора в якорной цепи Яя и включение дополнительного резистора в цель пре­ рывателя Я не может быть признано целесообразным по соображениям, рассмотренным в § 6-1 применительно к схеме импульсного реостатного торможения.

Включение дополнительного резистора в цепь источ­ ника питания (приемника энергии рекуперации) в боль­ шинстве случаев также нецелесообразно, так как не улучшает характеристику ß= f(y) в начале торможения и приводит ік повышению напряжения на коллекторе ге­ нерирующей машины.

Включение дополнительного резистора R в цепь не- ’ точника питания может оказаться целесообразным >в тех случаях, когда имеется возможность уменьшить э. д. с. источника питания Е (например, путем переключения ча­ стей аккумуляторной батареи с последовательного соеди­ нения в двигательном режиме ' па параллельное —при торможении).

Однако в большинстве практических случаев измене­ ние э. д. е. источника питания Е (т. е. напряжения пи­ тающей сети) невозможно н поэтому увеличение R в дан­ ной главе далее нс рассматривается.

Рассмотрим влияние сопротивлений остальных допол­

дения, тока якоря и напряжения конденсатора С отсут­ ствуют, т. е. принимая iß = /D; in—In и и = 0, основные токи в схеме рис. 7-1,а можно характеризовать диаграм­ мами, приведенными на рис. 7-1,6. Эти диаграммы соот­ ветствуют случаю, когда в начале торможения ток якоря /я поддерживается постоянным, сопротивления резисто­ ров Ri и Яд равны нулю, а относительное значение со­ противления Яв* равно 0,3.

В интервале времени уТ, когда прерыватель находит­ ся в проводящем состоянии, к диоду Д приложено об­ ратное напряжение Uno=U, через прерыватель протекает ток /по=/в, а ток, передаваемый в приемник энергии, ра-. вен іф = /д і= /я—In- В интервале времени (1—у)Т, когда прерыватель II находится в непроводящем состоянии, ток, передаваемый в приемник, равен току якоря іф = Ія, ток в диоде Д равен току возбуждения /до = /в и к пре­

158

ков, напряжений и сопротивлений для расчетной схемы замещения

рис. 7-1,а может быть приведена к расчетной схеме за­

с учетом (7-1), (7-3), т. е.

IbRb'I- (1—у) /в7?д+ /в^1 = уН +ftiRu

можно найти зависимость тока возбуждения от коэффи­ циента заполнения и тока якоря

В относительных единицах (в долях значения тока якоря / п.п, которое в процессе торможения обычно под­ держивается постоянным) это выражение может -быть представлено в виде

где

Rb— и/Іп.п\ Iп* — IПІIn.u', Rl*—Rl/Rs', Rb*—RbIRb',

Rr* = RÄ/R3*.

В режиме, когда системой управления поддерживает­ ся постоянным ток якоря / я = / я . п = const, величина /я* =

159

Влияние сопротивлений дополнительных тормозных резисторов і?в*, Ri*, R)\* на зависимость коэффициента

160