Замкнутая система управления асинхронного электропривода, выполненного по системе трн-двигатель

В цепь статора включены по схеме встречно параллельного подключения в тиристоров VS1…VS6, управляющие электроды подсоединены к выходу СИФУ, задачей которого является сдвиг управляющих импульсов в зависимости от величины управляющего сигнала и распределении по тиристорам.

Сигнал управления определяется

U_y=(U_з-jω)К_рс (1)

Uз – сигнал задания, формируемый RP1

ω – скорость вращения вала электрической машины, снимаемая тахогенератором

К_рс – коэффициент промежуточного усилителя

В соответствии с уравнение (1) любое изменение скорости АД при изменении нагрузки вызовет изменение напряжения управления и в соответствии с этим меняется угол открывания тиристора.

Изменение задающего сигнала на потенциометре RP1 позволяет получить семейство жестких механических характеристик.

Допустим привод работает в точке 1 с моментом нагрузки М_с1, затем произошло увеличение статического момента до М_с2 в этом случае скорость начинает снижаться, что приведет к уменьшению ЭДС тахогенератора. Сигнал управления увеличивается, это приведет к уменьшению угла открывания тиристоров, а следователь увеличению напряжения на двигателе. Момент электрической машины начнет возрастать и в т.2 сравняется с М_с2.

Схема асинхронного электропривода с ТПН при наличии регуляторов скорости и тока

схема

Через трансформатор тока Та, Тв, Тс, реализована отрицательная обратная связь по току, с помощью потенциометра RP в схеме используется отсечка по току. Сигнал, формируемый на ТПН:

U_рт=U_рс-U_от

В данной схеме отрицательная обратная связь по току будет действовать, только при токе больше тока отсечки.

График

Линия 1 отражает вид механической характеристики при токе отсечки I_отс=const, пусковой момент М_по меньше пускового момента для естественной характеристики М_пе. Напряжение смещения СИФУ задает угол α, при котором обеспечивается минимальное выходное напряжение ТПН и момент пуска АД в режиме холостого хода.

Структурная схема для ад

Схема

ТПН как динамический объект может быть представлен инерционным звеном с коэффициентом передачи k_тп и постоянной времени Т_тп, связанный с дискретностью фазового управления ТП.

АД, без учета влияния электромагнитных переходных процессов в цепях статора и ротора, и изменения напряжения питания статора, остается нелинейным динамическим объектом поскольку его электромагнитный момент зависит и от напряжения питания и от скорости двигателя, т.е. электромагнитный момент М=f(U,ω) – функция от напряжения и скорости, и в двигателе представляется звеньями.

k_u – коэффициент чувствительности момента АД к напряжению питания статора, изменяемого с помощью ТПН.

k_ω – коэффициент изменения момента двигателя при отклонении его скорости.

- передаточная функция механической части машины.

Отстройка регулятора скорости осуществляется по пропорционально интегральной основе (ПИ). При настройке на технический оптимум Ттп<<Тм. При этом постоянная времени РС и коэффициент пропорциональной времени определяются:

(формула правильная?)

где - коэффициент двигателя.

Частотное регулирование скорости АД

Частотное регулирование скорости АД является наиболее экономичным и потому рассматривается, как перспективный способ.

Суть регулировки скорости заключается в изменении частоты питания статора АД. Экономичность частотного регулирования объясняется тем, что не изменяется величина скольжения. Полное использование электрической машины осуществляется, если она работает с номинальным магнитным потоком. В свою очередь магнитный поток определяется геометрическими размерами и физическими свойствами магнитной цепи. Магнитный поток создается током намагничивания контура, который пропорционален величине ЭДС.

(2)

Из этой формулы видно, что для полного использования двигателя, на ряду с изменением частоты питания, необходимо пропорционально изменять ЭДС.

Воздействовать на двигатель можно только при изменении напряжения. Для того, чтобы сохранить перегрузочную способность машины, необходимо соблюдать:

(1)

Индекс «1» означает параметр статора

Индекс «2» - параметр ротора.

Из (1) => для любой частоты должно соблюдаться напряжение.

1925г. – Костенко вывел основной закон изменения напряжения при частотном регулировании скорости.

Если 7

(3)

Механические характеристики АД при регулировании по закону (2) могут быть получены ниже от номинальной частоты. При частотах выше номинальных тяжело сохранить закон (3), т.к. напряжение на двигателе не может быть выше номинального.