Вступление в специалиность ЄМС

 
 
 

     Таблица 4.1 – Расчётные значения

 
 

Рисунок 4.4 – График тока возбуждения 

         Из графика видно, что возрастает пропорционально скважности, то есть увеличивая скважность мы можем увеличить среднее значение тока возбуждения генератора.

         Найдем среднее значение ЭДС генератора. 

     

     

 

          Для номинального режима справедливо равенство: 

 

          Из него находим коэффициент г: 

. 

          Подставляя значения получаем:  

. 

          Следовательно 

 

. 

          Таблица 4.2 – Значение ЭДС генератора

 
 

           Значение ЭДС генератора пропорционально скважности. Таким образом, увеличивая или уменьшая значение скважности, мы можем увеличить или уменьшить соответственно значение ЭДС генератора. 

           момент на валу двигателя

           ЭДС в обмотке двигателя 

           Для номинального режима имеем: 

 

Подставляя  номинальные значения находим коэффициенты и : 

электромагнитный  импульс ток генератор

            Направление ЭДС генератора совпадает по направлению с током цепи, а направление ЭДС двигателя противоположно направлению тока цепи.

Отсюда  можно сделать вывод, что ток  цепи не зависит от скважности. Меняя  значение скважности, мы меняем значение ЭДС генератора, которая влияет на скорость вращения ротора двигателя  при определенном значении момента  двигателя на валу двигателя, но на значение тока это никак не влияет. Таким образом, получаем, что система  электропривода постоянного тока имеет  широкий диапазон регулирования скорости вращения ротора двигателя. Регулируя значение скважности, регулируем значение тока возбуждения генератора в широких пределах и тем самым воздействуем на режим работы генератора и двигателя. Т.к. при значении скважности 1 и номинальном потоке частота вращения ротора двигателя больше номинального, а при 0.75 – меньше номинального, то не рекомендуется использовать значение скважности больше 0.75. При ослабленном потоке значение скважности 0.75 не удовлетворяет, так как значение частоты вращения ротора двигателя больше номинального значения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 СИСТЕМА ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ 

 
 В силу отмеченных выше недостатков  электромашинного преобразовательного  агрегата на всех этапах развития электропривода много внимания уделялось поиску возможностей замены электромашинных  преобразователей статическими вентильными  преобразователями. В свое время  получила некоторое распространение  система управляемый ртутный выпрямитель - двигатель (УРВ-Д). Однако особенности ртутных вентилей - значительное падение напряжения в дуге, большие габариты, сложность эксплуатации, значительная мощность и несовершенство системы сеточного управления - не позволили этой системе успешно конкурировать с системой Г-Д Эта задача получила успешное решение только после создания полупроводниковых кремниевых вентилей и совершенных систем импульсно-фазового (СИФУ) управления на базе микроэлектроники, которые позволили разработать тиристорные преобразователи с высокими техническими показателями.

     Двигатель постоянного тока Д получает питание от тиристорного преобразователя ТП, который преобразует напряжение сети переменного тока Uc в выпрямленное напряжение Uя, приложенное к цепи якоря двигателя. Для сглаживания пульсаций тока в цепь якоря введен сглаживающий реактор Р. Выпрямленное напряжение Uя зависит от угла регулирования а, противо ЭДС нагрузки, тока нагрузки, падений напряжения на элементах силовой цепи преобразователя, и внешние характеристики преобразователя UTП=UЯ=f(Iя, Е) при Еп=const имеют сложный нелинейный вид.

     Внешняя характеристика тиристорного преобразователя  близка к линейной только при непрерывном токе нагрузки. При этом процессы в цепи выпрямленного тока определяются средними значениями напряжения и тока, что позволяет без большой погрешности представить преобразователь в качестве источника питания с ЭДС Еп и эквивалентным внутренним сопротивлением Rп экв. Значения Еп в этом режиме однозначно определяются утлом регулирования а и при линейной характеристике СИФУ зависимость а показана En=f(U) на рис.6.10,б (кривая 1) При замене реальной характеристики линеаризованной как динамическое звено системы электропривода тиристорный преобразователь в режиме непрерывного тока описывается уравнением

где kn=En/Uy=const; Tn - малая постоянная, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в системе фазоим-пульсного управления.

     Следовательно, в режиме непрерывного тока механические характеристики электропривода в системе  ТП-Д при принятых допущениях аналогичны системе Г-Д. Статические характеристики, соответствующие при р=0. Реальные статические механические характеристики могут отличаться от представленных на . Если в системе используется реверсивный тиристорный преобразователь с совместным согласованным управлением комплектами вентилей, характеристики могут несколько отличаться в зоне перехода от двигательного режима к режиму рекуперации вследствие неточности согласования характеристик управления комплектами вентилей (при Uy=>90 °).

     При раздельном управлении комплектами  вентилей в области малых нагрузок ток становится прерывистым, и это  существенно меняет характеристики. При U=0 и Е=90° среднее значение Eп становится не равным нулю и увеличивается по мере уменьшения интервала проводимости. Для I=0 зависимость Eп=f(Uу) при p=0 приобретает вид кривых.  
Наиболее существенные особенности в систему ТП-Д вносит использование нереверсивного тиристорного преобразователя. При этом система является неполноуправляемой, ток якоря может протекать только в одном направлении. Соответственно механические характеристики во втором и третьем квадрантах не существуют.  
Учет особенностей, вносимых различными тиристорными преобразователями, при проектировании электропривода имеет важное практическое значение Ему уделяется главное внимание в курсе «Системы управления электропривода» при изучении свойств и методов построения и расчета различных систем ТП-Д. В данном курсе для выявления общих закономерностей регулируемого электропривода предполагается работа системы ТП-Д.

     Структурные схемы системы ТП-Д, соответствующие  этим уравнениям и уравнению движения электропривода при жестких механических связях.

     Система ТП-Д отличается весьма высоким быстродействием  преобразователя. Постоянная времени Тп при полупроводниковой СИФУ не превосходит 0,01 с. Соответственно возможности создания быстродействующих электроприводов при переходе к системе ТП-Д существенно расширяются.

     Оценим  экономичность системы ТП-Д в  сравнении с системой Г-Д. При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы ТП-Д составляет 2Рдв, т.е. меньше, чем для системы Г-Д. Однако при этом система ТП-Д имеет ограниченные технические возможности. В сравнимом варианте использования реверсивного преобразователя установленные мощности систем ТП-Д и Г-Д примерно одинаковы. Однако преимущества статического преобразователя перед вращающимся при этом говорят в пользу системы ТПД.  
Важным достоинством системы ТП-Д является ее высокий КПД. Потери энергии в тиристорах при протекании номинального тока составляют 1-2% номинальной мощности привода. Поэтому даже с учетом потерь в реакторе и трансформаторе КПД преобразователя при мощности, составляющей десятки киловатт, достаточно высок.

     Недостатками  тиристорного преобразователя являются изменяющийся в широких пределах cosф, равный примерно cosф, и значительные искажения формы потребляемого из сети тока. Для повышения коэффициента мощности применяют регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства.

     Однако  введение этих устройств ухудшает в 1,5-2 раза массогабаритные показатели системы ТП-Д и увеличивает  ее стоимость. 
 
 

6 ПРИМЕНЕНИЯ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ  АДАПТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В  ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ 
 

     Характеристики  разомкнутых электроприводов, имеют  относительно невысокую жесткость  из-за влияния внутреннего сопротивления  преобразователя. Для получения  значительных диапазонов и высокой  точности регулирования требуются  более жесткие характеристики, которые  возможно обеспечить лишь в замкнутой  системе. Кроме того, характеристики разомкнутой системы не обеспечивают точного регулирования тока и момента.

     Замкнутые схемы применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить управление движением исполнительных органов  рабочих машин с высокими качеством (большие диапазон регулирования  скорости и точность ее поддержания, заданное качество переходных процессов  и необходимая точность остановки, а также высокая экономичность  или оптимальное функционирование технологического оборудования и самого электропривода).

     Замкнутые структуры электроприводов строятся по принципу компенсации внешних  возмущений и принципу отклонения, называемому также принципом  обратной связи.

     В данном случае при регулировании  скорости используется цепь обратной связи, по которой информация о текущем  значении скорости подается на вход электропривода, где это значение вычитается из сигнала  задания скорости. Управление осуществляется сигналом отклонения (его также называют сигналом рассогласования или ошибки), который при отличии скорости от заданной соответственно автоматически  изменяется и с помощью системы  управления электропривода устраняет эти отклонения.

     При необходимости регулирования других координат электропривода или рабочей  машины используются обратные связи  по этим координатам.

     Все применяемые в замкнутом электроприводе обратные связи делятся на положительные и отрицательные, линейные и нелинейные, жесткие и гибкие.

     В зависимости от вида регулируемой координаты в электроприводе используются связи  по скорости, положению, току, напряжению, магнитному потоку, ЭДС.

     Для обеспечения заданных хода и качества технологических процессов на электроприводе кроме указанных «внутренних» обратных связей, часто подаются сигналы различных  технологических датчиков, например температуры, натяжения, усилия резания, давления, расхода др. В этом случае электропривод вместе с рабочей  машиной или механизмом реализующим технологический процесс или операцию, образуют систему автоматического регулирования. В этой систем электропривод является силовым регулирующим устройством, выходная координата которого Хвых (например, скорость) является управляющим воздействием для рабочей машины и обеспечивает заданный ход технологического процесса при изменениях как его задающего сигнала Хз.т, так и возмущающего воздействия Хвозм2. Сигналом задания для электропривода в этом случае является сигнал отклонения (рассогласования) между задающим сигналом технологического параметра Хз.т и сигналом технологической обратной связи Xт.о.с . Отметим, что сигналов технологических обратных связей может быть несколько, а для выработки задающего сигнала для электропривода используются ЭВМ или микропроцессоры.

     Многие  реальные технологические процессы предусматривают объединение в  единый комплекс на скольких взаимодействующих рабочих машин и механизмов. Такие технологические комплексы автоматизируются, и электропривод при это выполняет основную функцию. За счет соответствующего управления обеспечивается требуемая последовательность всех технологических операций, достигаются оптимальные режимы работ промышленного оборудования и самого электропривода, осуществляются необходимые блокировки и защиты.