Тиристорные электроприводы постоянного тока

ПРИНЦИПЫ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

В качестве прерывателя при импульсном управлении исполь­зуется тиристор, соединяющий и разъединяющий нагрузку с пи­тающей сетью и преобразующий постоянное напряжение сети в импульсное напряжение нагрузки. Этот процесс проиллюстриро­ван на рис. 4.2, где пунктиром очерчен прерыватель, в качестве которого использован тиристор. На интервале ^0ткр, когда тири­стор находится в проводящем состоянии, выводы сети соединены

Рис. 4.2. Принцип действия преобразо­вателя с широтно-импульсным управле­нием

Прерыватель Г" "Л + —^ i U I I i

U

С выводами нагрузки. На интервале f3aK тиристор закрыт, и выво­ды нагрузки закорочены через обратный диод VD0, по которому протекает ток нагрузки. В результате на нагрузке создается им­пульсное напряжение ия, среднее значение которого может быть оп­ределено по формуле

Ия = и------------------ = и ToTKp - 8U, (4.1)

^откр ~Ь ^зак Т

Где ^откр — длительность открытого состояния прерывателя; ^зак — длительность закрытого состояния прерывателя; Т— = ^откр+4ак — период импульсов; d = t0TKJ)IT — скважность импуль­сов.

Таким образом, напряжение на нагрузке регулируется путем изменения скважности импульсов преобразователя. Это изменение может быть получено одним из следующих способов:

1) в преобразователе с постоянной частотой импульсов /п== = 1/Т регулируется лишь время включенного состояния прерыва­теля. Такой способ иногда называется широтной модуляцией;

2) в преобразователях с переменной частотой регулируется период импульсов, а время открытого либо закрытого состояния прерывателя поддерживается постоянным. Данный принцип из­вестен под названием частотной модуляции.

Приведенные способы иллюстрируются рис. 4.3. Частотный способ модуляции имеет следующие недостатки:

1) для обеспечения регулирования напряжения во всем диа­пазоне частота импульсов должна изменяться в весьма широких пределах. При этом усложняется проектирование фильтра, а при некоторых частотах преобразователи оказывают отрицательное влияние на работу телефонных и других линий связи;

2) при большом времени паузы (закрытом состоянии прерыва­теля) в зоне низких выходных напряжений возможно возникнове­ние режима прерывистых токов якоря двигателя.

Приведенные обстоятельства определяют преимущественное использование в импульсных электроприводах преобразователей с постоянной частотой.

Пример 4.1. Скорость двигателя постоянного тока независимого возбуж­дения регулируется с помощью прерывателя по схеме рис. 4.8, а. Напряжение

>сети постоянного тока 120 В, сопротивление якоря Яя = 0,5 Ом, индуктивность £„ = 20 мГн, постоянная двигателя йяФ=0,5В-с. Двигатель нагружен постоян­ным моментом, которому соответствует ток якоря 20 А. Найти диапазоны ре­гулирования скорости и скважности, считая ток якоря непрерывным.

Решение. Минимальная скорость, при которой - Бя = 0, равна нулю, откуда с учетом (2.17) следует, что

1!я = 1яЯя = 20-0,5 = 10 В.

Из (4.1) можно найти б следующим образом:

8 = Ua/U = 10/120 = 0,082.

Максимальная скорость соответствует 6=1, при котором Ua = U—120 В, поэто­му

Ея = ия — 1ЯКЯ = 120-20-0,5 = 110 В. Из (2.13) находим скорость двигателя:

И = Ея/1гяФ = 110/0,5 = 220 рад/с.

Таким образом, диапазон регулирования скорости составляет 0<ю< <220 рад/с, а диапазон регулирования скважности 0,082<6<1.