12) Система управления асинхронным двигателем с воздействием на добавочное сопротивление в цепи ротора

Для электроприводов малой и средней мощности получил распространение способ управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, при котором энергия скольжения не преобразуется в энергию сети, а расходуется на добавочном сопротивлении, включенном в роторную цепь. Регулирование скорости в таком электроприводе производится плавным регулированием добавочного сопротивления с помощью широтно- импульсного регулятора. Импульсно регулируемое сопротивление можно включить в фазы роторной цепи В этом случае импульсные переключатели устанавливаются в каждой фазе и работают в цепи переменного тока. Для сокращения числа управляемых вентилей в схеме включены встречно-параллельно неуправляемый и управляемый вентили. На рисунке 5.28 приведен другой вариант схемы с включением регулируемого сопротивления в цепь ротора через выпрямитель. Этим достигается сокращение числа тиристоров, существенно упрощается схема управления ими. В этом случае достаточно установить один импульсный переключатель с одним узлом искусственной коммутации. Достоинством приведенных схем является возможность плавного и бесконтактного регулирования сопротивления в цепи ротора. При этом не изменяется величина максимального момента двигателя и ограничивается пусковой ток. В схеме управления тиристорами, применяя обратные связи по току, скорости вращения двигателя, можно получить практически любую пусковую характеристику. Такая схема импульсного бесконтактного управления асинхронным двигателем с фазным ротором приведена на рисунке 5.29. Ротор двигателя через трехфазный мостовой выпрямительV замкнут на сопротивление Rд, шунтируемое тиристором V1. Схема дополнена узлом искусственной коммутации, состоящим из тиристора V2, конденсатора С, диода V3, индуктивности L2. Кроме этого, для обеспечения заряда конденсатора С при длительно открытом тиристоре V1 предусмотрен посторонний источник питания Uп, включенный в схему через диод V4 и сопротивление R1, необходимое для ограничения тока через зарядный контур. Индуктивность L2 и диод V3 образуют цепь перезаряда емкости С. Индуктивность L1 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока ротора. От системы управления, построенной по принципу подчиненного регулирования, через релейный элемент (РЭ, рисунок 5.29) на управляющие электроды тиристоров V1 и V2 подаются отпирающие импульсы с заданной частотой следования, которая определяет частоту импульсного переключения сопротивления. Для уменьшения пульсаций тока нужно стремиться выбрать эту частоту наибольшей. Ограничением является допустимая частота переключений тиристора, которая зависит главным образом от времени восстановления его запирающих свойств. Обычно частоту коммутации применяют в пределах 500-1000 Гц. Рис 5.29

Схема управления, выполненная по принципу починенного регулирования, включает в себя: задатчик интенсивности (ЗИ), регулятор скорости (РС) с блоком ограничения (БО) и датчиком скорости (BR), регулятор тока (РТ) с датчиком тока (ДТ). Управляющие импульсы формируются в системе импульсно- фазового управления (СИФУ) и через релейный элемент подаются на управляющие электроды тиристоров V1 и V2.

Управление тиристорами осуществляется в функции выпрямленного тока ротора и скорости двигателя. Если открывание и закрывание тиристора V1 производить в функции выпрямленного тока ротора, то можно получить регулируемый по току, а, следовательно, и по моменту электропривод. Величина тока может контролироваться с помощью шунта (Rш), трансформатора постоянного тока, релейного элемента (магнитного). Сигнал,

пропорциональный величине выпрямленного тока ротора через СИФУ, поступает на релейный элемент РЭ. В зависимости от уровня сигнала при одной и той же уставке по току на выходе РЭ возникают импульсы, осуществляющие открывание тиристора V1. Допустим, конденсатор С заряжен от источника Uп и тиристоры V1, V2 закрыты. При включении двигателя М ток в роторе, вследствие наличия в цепи индуктивности L1, нарастает по экспоненте до величины Id, определяемой сопротивлением Rд (рисунок 5.30). Затем, при открывании V1, сопротивление Rд шунтируется и выпрямленный ток по экспоненте стремится к величине Id=0, равному току к.з. моста V. При определенном уровне сигнала обратной связи по току (I/d) срабатывает РЭ и выдает импульс на открывание V2. Напряжение конденсатора С прикладывается в обратном направлении к тиристору V1, обеспечивая его закрытие. Одновременно конденсатор С перезаряжается на обратную полярность. Ток ротора уменьшается, стремясь к Id, определяемому сопротивлением Rд. При снижении сигнала обратной связи по току до I//d, РЭ возвращается в исходное положение, вырабатывая импульс на включение тиристора V1. Перезаряд конденсатора С происходит не только через источник Uп, но и через цепочку L2-V3. Так продолжается процесс и далее. Изменяя сигнал U/у, можно регулировать Id и соответственно момент. При поддержании постоянства тока ротора момент двигателя также остается постоянным. Механические характеристики M=f(w) приведены на рисунке 5.31.

Для получения жестких характеристик 1,2 в системе управления используется обратная связь по скорости таким образом, что сигнал ОС от тахогенератора при превышении заданной уставки по скорости суммируется в СУ с сигналом по току, вызывая срабатывание РЭ с увеличением скорости при меньшем токе в роторной цепи.