В. А. Тюков электромеханические системы утверждено Редакционно
 Скачать 5.98 Mb.
|
|
23 СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭМС Простота системы управления ЭМС зависит от нескольких факто-ров: числа каналов управления, числа регулируемых переменных, на-личия обратных связей и вид регуляторов (линейные, нелинейные, с эталонной моделью и др.). Очевидно, что тип двигателя влияет на сложность систем управления (СУ) с учетом возможных способов управления. Наиболее простыми являются двигатели с одноканальным управлением, возбуждение которых осуществляется постоянными магнитами. Для управления исполнительных двигателей переменного тока преимущественно используются частотные способы: частотно-независи-мое, частотно-токовое, частотно-векторное и частотно-зависимое уп-равление. Частотно-независимое управление (ЧНУ) реализуется изменением частоты синусоидального питающего напряжения. В электрических двигателях угловая скорость ротора однозначно связана с частотами тока питания. Увеличение частоты уменьшает максимальный момент двигателя, т.е. снижает его перегрузочную способность и устойчивость в пере-ходных режимах. Уменьшение частоты приводит к перераспределению токов в об-мотках, насыщению отдельных участков магнитопровода, изменению индуктивностей, дополнительным потерям и перегреву. В связи с этим при ЧНУ используется одновременное изменение амплитуды питающего напряжения, т.е. те или иные законы частот-ного управления. В настоящее время синтезировано несколько законов частотного управления двигателей по различным критериям для установившихся режимов, в частности из условий максимального КПД и минимальной мощности потребления, постоянства перегрузочной способности и ми-нимума тока ротора. Частотно-токовое управление (ЧТУ) первоначально было разрабо-тано для СД, а затем и для других двигателей переменного тока. Суть ЧТУ сводится к формированию в обмотках синусоидальных токов за-данной амплитуды с частотой, соответствующей частоте вращения ро- 24 тора, т.е. при ЧТУ в двигателе формируется вращающий момент, а не скорость, как при ЧНУ. Частотно-векторное управление (ЧВУ) первоначально было разра-ботано для АД с короткозамкнутым ротором, а затем нашло примене-ние для всех других типов электрических машин переменного тока. Суть ЧВУ сводится к построению системы управления на базе матема- тического описания электродвигателя в системе координат с взаимно неподвижными обмотками. Выбором системы координат (привязкой ее к тому или иному обобщенному вектору тока, напряжения или потокосцепления) обес-печивают оперирование с сигналами постоянного тока, что существен-но упрощает построение и настройку системы. Переход от управляе-мых величин в модели к реальным величинам в двигателе, а от реаль- ных управляемых величин в двигателе к преобразованным в модели осуществляется с помощью соответственно прямого и обратного коор-динатных преобразований. Частотно-зависимое управление (ЧЗУ) первоначально было разра- ботано для СД с постоянными магнитами по схеме бесконтактного двигателя постоянного тока, а впоследствии нашло некоторое приме-нение для АД с короткозамкнутым ротором. Суть его сводится к тому, что частота питания обмоток определяется текущей угловой скоростью ротора, т.е., если при ЧНУ частота питания определяет скорость, то при ЧЗУ скорость двигателя определяет частоту питания. Управление скоростью осуществляется изменением напряжения постоянного тока, от которого питается зависимый инвертор. Фазовое управление заключается в том, что обмотки подключают к многофазным напряжениям одинаковой частоты, обеспечивая тем са-мым режим синхронного стояния, а потом тем или иным способом из-меняют фазы питающих напряжений. Преимущественное распространение получили различные вариан-ты ЧВУ, отличающиеся опорным вектором, к которому осуществляет-ся привязка системы координат, а также датчиками обратных связей и цепями задания регулируемых величин. 1.9. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, 25 СОГЛАСОВАНИЯ В ЭМС
Если Δωвых комплекса преобразователь-двигатель (Пр-Д) больше Δωтреб , то необходимо применить замкнутую систему. Необходимые согласования в ЭМС: 1) звено «ИП-Пр» – по качеству электроэнергии (влияние колеба-ний частоты и напряжения ИП на выходное напряжение Пр, влияние Пр на ИП); 2) звено «ИП-Пр-Д» – по качеству энергопреобразования (коэф-фициенту мощности cosϕ, коэффициенту формы тока Кфi); 3) звено «Пр-Д» – по принятому способу регулирования скорости, возможных рабочих и тормозных режимов. 4) звено «Пр-Д-Р» – по энергодинамическим характеристикам си-ловой части приводов; 5) звено «Д-Р-ИМ» – по скорости и ускорениям, допускаемым люфтам, прочностным характеристикам. 1.10. ПОДБОР ТИПА РЕДУКТОРА 26
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 2.1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВА При изучении различных процессов преобразования энергии ос-новное внимание обращается на электромагнитный процесс, вклю-чающий в себя переход электрической энергии в механическую и на-оборот, поэтому говорят об электромеханических преобразователях (ЭМП). При этом основное внимание уделяется устройствам с магнитным полем, т.е. «работающим от тока», а устройствам с электрическим по-лем, т.е. работающим от напряжения, посвящаются только общие представления. Связано это с тем, что в настоящее время не сущест-вуют электротехнические материалы, способные допускать такие же плотности запасенной энергии, как магнитные материалы. Сравнение 27
никает эффект движущихся полей за счет движения вращающихся час-тей ЭМП. Поэтому существует две обобщенные модели ЭМП, которые математически эквивалентны, но подходы к их созданию различны. 1. Описание этой модели основано на применении эквивалентной электрической схемы с вращающейся частью, которая доведена до со-вершенства в «примитивной машине». Впервые модель предложена в 1942 г. Кроном, работавшим тогда в компании General Electric. С при- | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||