Тиристорные электроприводы постоянного тока

Анализ процессов в электроприводе с импульсным преобразователем

На рис. 4.8, а—в представлены схема силовой цепи и диаграм­мы тока электропривода с двигателем постоянного тока последо­вательного возбуждения, питающимся от импульсного преобра­зователя. Предположим, что ток якоря " имеет непрерывный характер, как изображено на рис. 4.8, б, а скорость двигателя неизменна. Тогда уравнения для напряжений на элементах якор­ной цепи можно записать следующим образом [2, 5]:

При 0</<^откр

U = RJ я + Kdijdt + kaJa со - j - ЈOCIco; (4.30)

При ^откр <T<T '

О = RJK +rLadiJdf + k„J„Со -J- £оСтсо.

Рис. 4.8. Работа машины'постоянно­го тока с импульсным управлением:

А — базовая структура привода; б — непрерывный ток якоря; в — прерывистый ток якоря

А)

'max

В установившемся режиме ток минимален в момент, когда прерыватель включается, и максимален, когда прерыватель от­ключается, т. е. /я(0) —1ятгп и г'я(^откр) =1ятах- Решениями урав­нений (4.30) и (4.31) относительно 1Я являются выражения:

При 0 < I < T0TK р

- iR(U — ЈOCTco) (1 — e~t/x)/{Ra + £я, всо) + /яMine~t/x, (4.32)

ПрИ ^откр <*<Т

1Я= -ЈOCTCo(L-е~г, х)/(Яя + £я, всо) + InmaXe~Tr' (4.33)

Где t' = t—^откр! т = £я/(7?я + &я, всй).

Из (4.32) определяется максимальное значение тока в конце первого интервала:

/ _ £ // - (U — kocM (L — е"<0ТКР/т ) J -'отирЛ /4 34х 'я Max — 1яиоткр/~" £ щ Т1ят1пс . Yr.U-Zj

В установившемся режиме г'я (0) = г'я (Г) = iR(t' = Т — ^откр). Поэтому из (4.34) следует

K щ (I___ е~(Г-^откр)А )

Т _ i И' ___ Т___ f _______ "Остш 1 G__________ / I

'ятЫ — ЫК1 -1 1отнр) — Яя4-ЙявШ

+ (4-35)

Совместное решение (4.34) и (4.35) позволяет получить вы­ражения для граничных значений токов

1 _ U Е °™Р'Х -1 йост м . ,4от

~ Яя + *я, ви е' откр/Г — 1 Яя + *я, вш '

/ С/ 1-е WT Fe0CTtQ

Яя + *я, вш ~е~тIх Яя + *я, в ® ' * ' '

Для случая прерывистого тока якоря, показанного на рис. 4.8, в, Когда 1ятЫ = 0, имеем

IKmax = (U-KОстсо)(1-е-'оТкрЛ)/(/?я + йя, вСо) . (4.38)

Чтобы найти время t=tm или t' = tm—^откр, при котором ток якоря становится равным нулю, подставляем значение 1ятах из (4.38) в (4.33) и приравниваем г'я нулю. Тогда

Л Fe0CTA> (L - е-Ст-'откр)/*) U — йост» /, /х W

0 =------------- Ост р. .----------------------------------------- - п. °ст— (1-е откр/ ) х

Дя4Л, ви Дя + ^я. в10

Х е Cm 'откр)Л. (4.39)

Интегрирование (4.39) позволяет получить выражение для опреде­ления tm:

'оТКр/Т Fj I U — K ООТШ

, = т1п{е p +

Определив по (4.40) характер протекающего по якорной цепи тока, для нахождения его можно пользоваться выражением (4.32) При открытом прерывателе и (4.33) при закрытом. Формула (4.33) справедлива для интервалов времени tQTKP<t<C.T при непрерывном токе и для интервалов t0TKp<.t<tm при прерыви­стом.

Для построения характеристик и оценки технических и энер­гетических показателей электропривода с импульсным управле­нием необходимо получить выражения для'ередних и среднеквад­ратичных значений токов и напряжений.

Средний ток якоря /я. По определению и в соответствии с диаграммами рис. 4.8, б, в

Откр т

J г'я (0 dt - j - j ia(t)dt

Откр

Обозначим

Л = (U - £0ст®)/(£ я + йя. всо): (4.42)

/2 = -£остШ/(Яя + £я, всо). (4.43)

Из (4.32), (4.33), (4.41) — (4.43) получаем окончательное выражение для нахождения среднего значения тока якоря

Т Vmtn - H) (1 ~ ) - /а (L - Up) +

Откр

+ *(1тах + 4) (1 — )] .

Среднеквадратичное значение тока якоря. Выполняя процедуры, ана­логичные указанным, получаем

Откр

J ii(t)dt+ J г'я (0 dt

Откр

/Я,KB = {■Y И* Скр + 2т/, (Imin - /i) (1 - ) +

Vmln - I if (1 - e~2'0tkp/t ) + /1 - Up) - 2t/2 (/^

Электромагнитный момент

M = (4.47)

Среднее напряжение якорной цепи. . В режиме непрерывного тока 1

£/я = Ua при Tm = T, . (4.48)

В режиме прерывистого тока

Ия = Ua+ &оОТ со (Г - Tm)LT при Tm < Т. (4.49)

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения. Вы­шеприведенный анализ справедлив для двигателей независимого возбуждения, однако, используя в этом случае его результаты, следует иметь в виду "следующие обстоятельства:

1) "член йя, вС0 в (4.30) — (4.43) отсутствует;

2) ЭДС остаточного потока &OCTco необходимо заменить на протйво-ЭДС двигателя. Отсюда следует

/, = (£/—йяФ<в)/Яя; (4.50)

/2 = -&яФсо/Яя; (4.51)

3) электромагнитный момент определяется выражением

М = &ЯФ/Я. (4.52)