Тиристорные электроприводы постоянного тока

Обобщенный анализ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Как было показано ранее, в рассмотренных электроприводах возможны следующие режимы работы: тиристор находится в от­крытом состоянии, обратный диод находится в открытом состоя­нии, свободный выбег двигателя при отсутствии тока якоря. Для

Каждого режима работы рассмотрим уравнения электропривода. Режим 1. Тиристор открыт, двигатель подключен к сети. Продолжительность этого режима соответствует интервалу а<Ш<я (а<Ш<р, если р<я) для полууправляемого преобра­зователя и интервалу a<Q^<p для полностью управляемого. Уравнение для напряжения якоря имеет вид

Ип = j/jTt/sinQ* = + RJn + /еяФсо. (2.26)

Уравнение движения может быть записано следующим образом:

М = кяФ1я = J^- + Be>+MB, (2.27)

At

Где В — коэффициент трения; Мп — момент нагрузки.

Режим 2. Протекание тока через обратный вентиль в течение интервала я<Ш<Р:

0 = Яя1-я + /.я-^- +^яФсо; (2.28)

£„Фгя = J ^ + Ва> + Мя. (2.29)

At

Режим 3. Свободный выбег двигателя на интервале (3 < й/ < я а:

I„ = 0; (2.30)

0 = / — + Всо + Мя. (2.31)

Dt

Решение данных уравнений для анализа свойств электропри­вода с фазовым управлением может быть получено численным либо аналитическим методом.

Численный метод. Начальные условия при использовании дан - нош метода соответствуют исходному состоянию неработающего двигателя со = 0, г'я = 0. Скорость и ток далее рассчитываются ме­тодом Рунге—Кутта четвертого порядка до достижения электро­приводом квазиустановившегося режима работы [3]. Ниже за­писаны подлежащие решению уравнения.

Режим 1. В соответствии с (2.26) и (2.27) имеем

VYUsinQt __gjt - _^а» = У1(»я,<й); (2.32)

Dt ~ La La 'я La

Режим 2. Выражения (2.28) и (2.29) можно преобразовать к виду

^ E _ J^L fe_ is® ш; (2.34)

Dt Ья я Ья К Г

(2.35)

Dt J * J J K f

29

Режим 3.

I« = 0; (2.36)

Da/dt = — Ba/J — MJJ. (2.37)

Данным методом моцут быть исследованы установившиеся и переходные режимы работы электропривода. Для исследования ди­намических режимов эффективность данного метода очевидна. Для анализа же свойств электропривода в установившихся режи­мах его применение может быть нецелесообразным, так как боль­шое количество машинного времени используется для просчета не представляющих интереса промежуточных состояний привода между режимами покоя и установившегося движения. Подробнее применение численного метода будет рассмотрено в гл. 6, где ис­следуются динамические режимы.

Аналитический метод. При использовании аналитического ме­тода рассматривается квазиустановившийся режим работы ■Da/Dt = 0. Поэтому для описания поведения электропривода доста­точно использовать уравнения (2.26), (2.28) и (2^30), которые «можно решить аналитическим методом и получить выражения, пригодные для расчета тока якоря в любой момент времени либо его среднего значения за цикл. Данный метод позволяет исследо­вать установившийся режим работы путем проведения лишь не­большого числа вычислений.

Если ток имеет прерывистый характер, а в момент подачи отпирающего импульса питающее напряжение меньше ЭДС якоря [и(а)<ея], тиристор в момент, соответствующий углу а, не от­кроется. Он начнет проводить лишь при достижении напряжением сети значения ея. Для определенности обозначим фазу отпирания тиристора через 0S.

Режим 1. Тиристор открыт.

ЭяСШСр для полностью управляемого преобразователя, 0S< <Ш<л; для полууправляемого преобразователя (0s<Q^<p, если Р<я).

Уравнение для напряжения якоря имеет вид

У2 UsinQt = Ln-^s- + + Ея. (2.38)

Dt

Решение этого уравнения относительно г'я дает

1Я = УГУ sin (Qt - fe) —+ Aie~M ' , (2.39)

Я Z ' R Я

Где A — постоянная интегрирования; Z= [i? H2+(QLH)2] V2; 9Z = = arc tgiQLJRn).

Первое слагаемое в правой части (2.39) .представляет собой вынужденную составляющую тока от действия приложенного на­пряжения сети, второе слагаемое ■— составляющую тока от про - тиво-ЭДС якоря, третье — свободную составляющую якорного то­ка.

Предположив, что якорный ток в момент Q/ = 0s равен /яв> из (2.39) можно получить

/я5== sin(0s_0 z)-l^ + Ale~{R»IQL»)%s (2.39а)

® Z Rr

И найти постоянную интегрирования

Al = [/я5__sin(9s-9z) + -|]e(WeS. (2.396)

Из (2.39) и (2.396) следует окончательное выражение для мгновенного значения тока якоря:

IK = Уу/ [sin (Ш - 0Z ) - Sin (0s - 0Z) +

+ (t.(VflL*) (es~fl0 _ 1) + IkSЕ(Яя/АьЯ) (es-at)- (2.40)

#я

Режим 2. Протекание тока через обратный вентиль в полууп­равляемом преобразователе на интервале я-сшср. Уравнение напряжения якоря имеет вид

0 = + (2-41)

Его интегрирование относительно г'я дает

IH = А2е~ (R»iQL«)Qt — EJRk, (2.42)

Где Л2 — постоянная интегрирования.

Величина гя при Qi = N может быть получена с помощью выра­жения (2.40).

Предположим 1я(л)=/яЯ. Тогда из (2.42) следует

/яи = Д^я/^я)" _ EjRny (2.42а)

Откуда

Л = (/ял + EjRn) я)". (2.426) Из (2.42) и (2.426) определяется выражение для тока якоря:

= 1яяе^я/^я)(п-ш) + _Е» (е(*я/о*я)(я-ш> _ J j _ (2 43)

Режим 2 отсутствует, если р<я и в полностью управляемом преобразователе.

Режим 3. Выбег двигателя на интервале +

Гя = 0. (2.44)

Ток сети. Режим 1.

L = TK; (2.45)

0в<Ш<1л; при полууправляемом преобразователе; 0й<Ш<р при полностью управляемом преобразователе.

I = - iK; (2.46)

31

Эт + 8з<Ш<2я при полууправляемом преобразователе, Jt+8S< <Ш<я + |3 при полностью управляемом преобразователе.

Режимы 2 и 3.

I = 0. (2.47)