7.4.2 Основи автоматичного керування електроприводів змінного струму
Для прикладу розглянемо автоматичне регулювання кутової швидкості асинхронних електроприводів за допомогою тиристорних регуляторів напруги (ТРН).
Як відомо, у розімкненій системі керування асинхронний двигун не може працювати на нестійкій ділянці механічної статичної характеристики.
У замкнених системах керування асинхронний двигун може стійко працювати забезпечуючи плавне регулювання швидкості у доволі широкому діапазоні регулювання.
Функціональна схема ЕП з регулюванням кутової швидкості за допомогою тиристорного регулятора напруги на базі АД з фазним ротором має вигляд поданий на рисунку 7.16.
Рисунок 7.16 – Функціональна схема ЕП з регулюванням кутової швидкості за допомогою ТРН.
На схемі прийняті позначення:
~ - напруга живлення ТРН;
- тиристорний регулятор напруги (ТРН);
- система керування ТРН;
- силові тиристори;
- кут керування тиристорами;
- кут відкривання тиристорів при
відсутності сигналу керування
;
- сигнал керування на вході
(системи керування перетворювача);
- сигнал керування на виході
;
- підсилювач;
- напруга на вході підсилювача
;
- задавальна напруга;
- тахогенератор (давач швидкості);
- сигнал (напруга) зворотного зв’язку;
- коефіцієнт передачі тахогенератора
;
- додатковий опір у колі ротора АД.
Регулювання напруги на статорі
АД здійснюється ТРН, кут керування
тиристорів
якого змінюється системою керування
перетворювача.
На вхід
подається сигнал керування
від підсилювача
.
Цей сигнал залежить від різниці
задавальної напруги
й напруги негативного зворотного зв’язку
за швидкістю
яка знімається з затискачів тахогенератора
.
Механічні характеристики АД
можна одержати у межах мінімального та
максимального значень кута керування
тиристорів
.
Мінімальний кут керування
тиристорами
дорівнює фазному куту навантаження
(який визначається величиною ковзання,
активного та індуктивного опорів АД й
характером навантаження).
Максимальний кут керування
тиристорами
для схем, що розглядається, приблизно
дорівнює
.
При такому куті момент, що розвиває АД
як правило менше статичного момента
неробочого ходу двигуна
.
Таким чином при роботі АД у замкненій системі в міру збільшення його навантаження кут керування повинен зменшуватись від деякого максимального до мінімального. Тому система керування тиристорами повинна виробляти при відсутності сигналу керування імпульси з кутом керування
,
а зі зростанням сигналу
керування в міру зростання навантаження
АД й зменшенням його кутової швидкості
кут
повинен зменшуватись. (При цьому,
максимальному куту керування
відповідає мінімальне значення напруги
живлення двигуна, мінімальному значенню
кута керування
відповідає номінальне значення напруги
живлення статора):
(при
),
(при
),
оскільки
,
.
Такий процес у системі керування перетворювачем відбито на рисунку 7.16 вузлом порівняння на виході . У відповідності до нього можна записати
,
,
де
- коефіцієнт підсилення (передатний
коефіцієнт) системи керування
;
- коефіцієнт підсилення
(передатний коефіцієнт) підсилювача
.
Використовуючи останнє рівняння можна розрахувати необхідні значення та , що будуть забезпечувати необхідні значення кутової швидкості й жорсткості механічної характеристики.