Широтно-импульсное управление электроприводами.

Все выше рассмотренные способы параметрического регулирования скорости, задают определенную скорость при неизменном значении параметров.

При большом числе ступеней скорости требуется значительное число коммутаций аппаратуры, что ведет к увеличению стоимости оборудования, к уменьшению надежности. Для уменьшения коммутаций аппаратуры применяют импульсный способ регулирования определенных параметров схемы.

;

R=R₀– при замкнутом К;

R=R₀+R_доп– при разомкнутом К.

;

;

;

.

Импульсное изменение параметров, в данном случае R_я в цепи якоря двигателя, реализуется введением личного сопротивленияR_д в цепь якоря (ключК– разомкнут) или выведением сопротивленияR_д (ключК закорачивают).

Коммутацию ключа обычно осуществляют таким образом, что в период коммутации Т_к=const, меняется лишь соотношение времени замкнутого состояния и разомкнутого состояния ключа.

Т.е. сопротивление меняется от R₀ доR₀+R_д.

Такой способ коммутации называют широтным и время замыкания ключа в относительных единицах - называется скважностью.

Другой способ, когда t_з=const, а меняется периодТ_кназывают частотным управлением.

При неизменном значении t_з=constнаступаетt_р=const(квазиустановившейся режим).

В этом случае при замыкании ключа ток растет от минимального до максимального R_ядв=R₀.

При размыкании ключа сопротивление в цепи якоря: R_я=R₀+R_д.

.

В квазиустойчивом режиме величины максимального, минимального, среднего тока постоянны, а значит и постоянна по величине средняя величина скорости. Для перехода к механической характеристике необходимо определить эквивалентное сопротивление якорной цепи.

;;;

;;;

.

Широтно-импульсный способ регулирования скорости применим для механизмов, работающих в повторно кратковременных режимах, так как управление осуществляется в цепях малой мощности, данный способ позволяет получить бесступенчатое плавное регулирование скорости. Широтно-импульсный способ позволяет повысить жесткость механической характеристики, если ввести обратную связь по скорости или напряжению.

Энергетические показатели этого способа регулируются несколько хуже, чем при реостатном регулировании.

Для двигателя постоянного тока увеличиваются потери за счет пульсации тока относительно его средней величины.

Для асинхронного двигателя, кроме увеличения потерь за счет пульсации выпрямительного тока, увеличиваются потери за счет искажения тока обмоток асинхронного двигателя при включении их в обмотки двигателя.

Регулирование скорости изменением питающего напряжения. Понятие об электроприводе по системе уп-д.

Регулирования скорости изменением напряжения возможно как в приводах постоянного тока, так и переменного.

Для реализации этого способа необходимо иметь источник напряжения. Напряжение на зажимах, которого изменяется в достаточно широких пределах. Т.е. необходим управляющий преобразователь электрической энергии. Наиболее широкое распространение получили электрический машинный преобразователи для приводов постоянного тока, для приводов постоянного и переменного тока – вентильный преобразователь.

Для асинхронного двигателя иногда применяется управляющая схема, где для регулирования напряжения применяют автотрансформаторы и трансформаторы с переменными коэффициентами напряжения.

Электрические машинные преобразователи постоянного тока представляют собой генератор постоянного тока, приводимый во вращение асинхронным двигателем или синхронным двигателем. Изменение напряжения на его зажимах производится за счет регулирования потока возбуждения машины. Регулирование напряжения производится изменением угла управления тиристоров или скважности в системе ШИР-Д.

Расчетная мощность преобразователей равна или несколько больше мощности двигателя. Для всех типов преобразователей соответствует одна и та же эквивалентная схема, где регулирование преобразователей представляется в виде ЭДС, величина которой постоянно меняется в процессе регулирования. В состав эквивалентной схемы входит сопротивление преобразователя, система соединения проводов и сопротивление якоря.

Механическая характеристика для двигателя в системе УП-Д имеет выражение аналогичное выражению механической характеристики в естественной схеме включения двигателя.

;.

Жесткость искусственной механической характеристики значительно хуже, чем жесткость естественной механической характеристики.

.

Однако по сравнению с реостатным способом жесткость значительно выше, особенно на низких скоростях.

Большим достоинством регулирования скорости в системе УП-Д является то, что регулирование скорости производится воздействием не на главные цепи, а на цепи управления устройством, мощность которого невелика. Это приводит к повышению плавности регулирования.

Регулирование в таких системах идет вниз от основной скорости, изменением величины ЭДС при постоянстве магнитного потока. Регулирование постоянным моментом. также возможно регулирование скорости вверх от основной изменением, ослаблением магнитного потока при постоянстве ЭДС генератора равна его номинальной величине Е_г=Е_пн.

Регулирование идет при постоянстве Р, допустимый моментМ:

;.