7.Формирование переходных процессов в системе электропривода «генератор - дпт нв».

Характерной, особенностью системы Г–Д является большая электромагнитная инерционность обмотки возбуждения генератора, значительно превосходящая инерционность обмотки якоря. Так, если значение электромагнитной постоянной времени T_я обмоток якоря обычно составляет сотые или даже тысячные доли секунды, то постоянная времени обмоток возбуждения машин постоянного тока мощностью до 15 кВт лежит в пределах 0,1 – 0,6 с, до 75 кВт – 0,8 – 0,9 с, а до 3000 кВт и выше – 2 – 4 с. Это обстоятельство приводит к тому, что переходные процессы в системе Г–Д, если не предпринять специальных мер, оказываются очень длительными. Такое положение является нежелательным, особенно для рабочих машин, в которых переходные процессы составляют основную часть технологического цикла. К ним относятся, например, реверсивные станы металлургической промышленности, которые по условиям технологии должны производить 15 – 20 реверсов в минуту. Замедленные переходные процессы приведут к существенному снижению их производительности.

Для устранения этого недостатка в системе Г–Д часто осуществляют формирование или, как еще говорят применительно к системе Г–Д, форсирование переходных процессов. В общем случае форсирование переходных процессов может обеспечиваться с помощью обратных связей в замкнутой системе или параметрическими способами.

Эффект форсирования переходных процессов в замкнутой системе Г–Д обычно достигается за счет использования отрицательных обратных связей. Для примера рассмотрим процесс пуска ДПТ при наличии отрицательной обратной связи по скорости. При малых скоростях ДПТ сигнал обратной связи небольшой и в системе за счет действия полного задающего сигнала имеет место избыточный повышенный суммарный сигнал управления. Это приведет к подаче на обмотку возбуждения генератора повышенного напряжения и как следствие этого к более быстрому нарастанию тока возбуждения, ЭДС генератора и скорости ДПТ. По мере роста последней увеличивается сигнал обратной связи, суммарный сигнал управления снижается и повышенное напряжение с обмотки возбуждения снимается.

Параметрические способы форсирования переходных процессов в системе Г–Д реализуются более простыми техническими средствами и исторически стали осуществляться раньше. Рассмотрим параметрический способ форсирования переходных процессов в системе Г–Д.

Форсирование процесса пуска ДПТ. Сущность форсирования состоит в повышении на время пуска напряжения на обмотке возбуждения генератора. Для снятия избыточного напряжения при достижении установившегося режима в цепь возбуждения вводится добавочный резистор R_ф, называемый форсировочным. По способу введения R_ф различают форсирование без отсечки и форсирование с отсечкой.

Форсирование без отсечки реализуется в схеме рис. 3.60, а. На выводы цепи возбуждения подается повышенное в α раз напряжение возбуждения αU_в,ном. Коэффициентα>1 получил название коэффициента форсировки. В цепь обмотки возбуждения включается резистор форсировкиR_ф, сопротивление которого выбирается по условию обеспечения в установившемся режиме номинального тока возбуждения,

(3.128)

На рис. 3.60, б показаны кривые изменения тока возбуждения и напряжения на обмотке возбуждения в течение переходного процесса. Для сравнения на этом же рисунке приведена кривая 1 изменения тока возбуждения при обычном (без форсирования) пуске, который характеризуется постоянной времени . В схеме с форсированием рис. 3.60, а процесс возбуждения генератора соответствует кривой 2, характеризуется меньшей постоянной времени и идет быстрее. Это достигается, как уже отмечалось, за счет повышения в период пуска напряжения на обмотке возбуждения, что иллюстрирует кривая 3 на рис. 3.60, а. В первый момент все повышенное напряжение прикладывается к обмотке возбуждения, а затем, по мере роста тока возбуждения и увеличения падения напряжения на резисторе R_ф, напряжение на обмотке возбуждения снижается.

Форсирование с отсечкой осуществляется по схеме рис. 3.61, а. В отличие от схемы рис. 3.60, а в ней предусмотрено дополнительное реле форсировкиРФ, обмотка которого включена на якорь генератора, а размыкающий контакт присоединен параллельно резистору форсировкиR_ф. Реле форсировкиРФ с помощью регулировочного резистора настраивается таким образом, что оно срабатывает при ЭДС генератора, равной 0,95 E_г,ycт. Рассмотрим работу схемы при этих условиях ее настройки.

При подаче повышенного напряжения αU_в,ном на выводы цепи возбуждения по экспоненте с постоянной времени начинает возрастать ток возбуждения (кривая 2 на рис. 3.61, 6), который, поскольку R_ф закорочено, стремится к своему установившемуся значению αI_в,ном. Пропорцонально току возбуждения возрастает ЭДС генератора. В течение всего времени возбуждения генератора к обмотке возбуждения прикладывается неизменное повышенное напряжение αU_в,ном, что иллюстрируется кривой 3 на рис. 3.61, б.

При достижении ЭДС генератора в момент времени t₁значения 0,95 E_г,ycт, т.е. при практическом завершении процесса возбуждения, срабатывает реле РФ и размыкает свой контакт. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R_ф, ограничивая ток возбуждения на заданном (номинальном) уровне. По сравнению с обычным процессом возбуждения (кривая 1 на рис. 3.61, 6) форсирование обеспечило более короткое время возбуждения генератора, что повлечет сокращение общего времени пуска ДПТ.

Форсирование процесса торможения ДПТ. Форсирование торможения в системе Г–Д рассматриваемым параметрическим способом достигается за счет соответствующего подбора разрядного резистора R_p (см. рис. 3.58). Как видно из (3.127), постоянная времени T_в.г, характеризующая процесс снижения тока возбуждения в обмотке генератора при торможении ДПТ, обратно пропорциональна сопротивлению резистора R_p. Поэтому при необходимости убыстрить процесс торможения следует увеличить разрядное сопротивление.

Необходимо отметить, что как при пуске, так и при торможении форсирование вызывает увеличение максимального значения тока в якорной цепи.

9.Формирование статических характеристик в замкнутой системе электропривода «преобразователь - ДПТ НВ» с отрицательной обратной связью по напряжению

10.Формирование статических характеристик в замкнутой системе электропривода «преобразователь -ДПТ НВ» с положительной обратной связью по току.

11. Формирование статических характеристик в замкнутой системе электропривода «преобразователь - ДПТ НВ» с нелинейной отрицательной обратной связью по току.

12.Переходные процессы в электроприводах с ДПТ НВ при питании в системе «ТП - ДПТ НВ».

Основная особенность переходных процессов в этой системе и одновременно их отличие от процессов в системе электромашинный преобразователь – двигатель заключаются в малой инерционности преобразователя. Это позволяет простыми средствами осуществлять формирование переходных процессов в электроприводе, т. е. обеспечивать требуемый характер изменения во времени скорости, тока и момента ДПТ.

Формирование переходных процессов в системе осуществляется за счет соответствующего регулирования ЭДС преобразователя Е_п. Допустим, что скорость ДПТ в системе П–Д (рис. 3.62, а) должна изменяться по графику, близкому к показанному на рис. 3.62, б. В соответствии с этим графиком ДПТ в момент времени t=0 пускается, затем в момент t₁ реверсируется, а в момент t₂ тормозится. Для реализации этого графика скорости в момент t=0 скачкообразно подается задающий сигнал по скорости U_з,c, в момент времени t₁ он скачкообразно изменяется и становится равным – U_з,c, а в момент времени t₂. этот сигнал снимается.

Если не предпринять специальных мер по формированию заданного графика скорости, то переходные процессы будут существенно отличаться от заданных и из-за малой инерционности преобразователя будут характеризоваться недопустимо большими бросками тока и момента.

Возможности формирования требуемого характера переходных процессов с помощью обратных связей и параметрическими способами были показаны ранее. Здесь рассматривается специфичный для системы П–Д способ, связанный с использованием специального задающего устройства системы ЗУ (рис. 3.62, а), которое иногда называют задатчиком интенсивности. Назначение этого задающего устройства состоит в том, чтобы преобразовать ступенчатый задающий сигнал скорости U_з,c в управляющий сигнал U_y, который будет изменяться во времени по некоторому наперед заданному закону. Обычно используется линейный закон изменения сигнала U_y во времени. Сигнал U_y, поступая на вход преобразователяП, вызовет пропорциональное изменение его ЭДС (рис. 3.62, в) и соответствующее изменение скорости ДПТ, показанное на рис. 3.62, б.

Переходные процессы при этом в общем случае описываются уравнениями (3.109) и (3.110). Получим с их помощью зависимости изменения скорости, тока и момента ДПТ в переходных процессах в предположении, что сигнал управления U_y и ЭДС преобразователя изменяются во времени по линейному закону,

(3.129)

где Е_п,нач – начальное значение ЭДС преобразователя; k_Е– коэффициент, характеризующий скорость изменения е_п во времени, В/с.

С учетом (3.110) и (3.129) исходное дифференциальное уравнение (3.109) примет вид

(3.130)

где _0нач=Е_п,нач/(kФ); ε=k_Е/(kФ); с=М_с/β.

Частное решение (3.130), представляющее собой принужденную составляющую процесса, ищем в виде

(3.131)

Постоянная А определяется подстановкой _пр в (3.130) и приравниванием коэффициентов, содержащих время t. После выполнения соответствующих преобразований получаем

(3.132)

Общее решение уравнения (3.130) имеет вид

(3.133)

где последний член правой части представляет собой свободную составляющую переходного процесса.

Для нахождения постоянной С используем начальные условия: при t=0 =_нач, следовательно,

(3.134)

Окончательно решение уравнения (3.130) с учетом (3.134) принимает вид

(3.135)

Выражение для изменения момента ДПТ во времени найдем, используя формулу (1.11). Выполнив дифференцирование и необходимые преобразования, получим

(3.136)

Из (3.136) делением обеих частей на kФ получаем выражение для изменения тока ДПТ во времени

(3.137)

Полученные выражения (3.135) – (3.137) описывают переходные процессы в системе П–Д без учета электромагнитной инерции преобразователя и цепи якоря ДПТ при линейном изменении во времени ЭДС преобразователя и постоянном моменте нагрузки M_с. Отметим, что изменение угла поворота вала ДПТ во времени можно найти путем интегрирования (3.135).

13. Электропривод постоянного тока с подчинённым регулированием координат с последовательной коррекцией. Отличительные особенности этого электропривода и его основные характеристики.