14. Регулирование координат электропривода в системе источник тока – электродвигатель.

15. Импульсные способы регулирования координат в электроприводах постоянного тока.

Способы импульсного регулирования угловой скорости повторяют основные способы регулирования скорости ДПТ НВ и связаны с импульсным изменением сопротивления добавочного резистора в цепи якоря, магнитного потока и подводимого к якорю напряжения. Для схем импульсного регулирования в современных электроприводах чаще всего применяются бесконтактные полупроводниковые ключи, обычно тиристорные.

Характерной особенностью импульсных регулируемых электроприводов является простота и надежность их схем, определяемая малым числом элементов. Показатели импульсного регулирования скорости в основном соответствуют непрерывным способам регулирования. Вместе с тем энергетические показатели импульсных электроприводов постоянного тока несколько хуже.

Импульсный способ регулирования координат электропривода связан с периодическим импульсным изменением параметров каких-либо элементов электрических цепей ДПТ. (например, резисторов) или подводимого к ДПТ напряжения. Импульсный способ реализуется как в разомкнутой, так и в замкнутой системах электропривода.

Импульсное регулирование сопротивления добавочного резистора Rд в цепи якоря осуществляется в схеме рис. 3.36, а путем периодической коммутации (замыкания и размыкания) по определенному закону ключа К.

Существуют два основных способа управления ключом K – широтно-импульсное и частотно-импульсное. При широтно-импульсном управлении период коммутации ключа Tк, состоящий из времени замкнутого tз и разомкнутого tp состояний ключа, остается постоянным, а изменяется отношение времени замкнутого состояния ключа tз к периоду Tк. Это отношение называется скважностью и обозначается буквой 

т. е. при широтно-импульсном управлении изменяется время замкнутого состояния ключа tз при неизменном периоде.

При частотно-импульсном управлении время tз остается неизменным, меняется период коммутации ключа Тк, а также и ее частота. Заметим, что и при таком способе управления меняется скважность у. Таким образом, скважность оказывается универсальным показателем для обоих способов управления и им удобно пользоваться при анализе импульсных способов регулирования координат.

Семейство механических характеристик ДПТ независимого возбуждения при импульсном регулировании получим методом предельных (граничных) характеристик, проанализировав для этого граничные режимы работы ключа К: его постоянно разомкнутое и постоянно замкнутое состояния. По схеме рис. 3.36, а видно, что при замкнутом ключе К (=1) резистор Rд выведен Rд из цепи якоря и ДПТ в соответствии с этим имеет естественную механическую характеристику (прямая 1 на рис. 3.36, б). При разомкнутом ключе К (=0) резистор Rд полностью введен и ДПТ имеет уже искусственную, реостатную характеристику (прямая 2 на рис. 3.36, б). При работе ключа с промежуточными значениями скважности (0<<1) механические характеристики располагаются между этими двумя граничными характеристиками, как это показано на рис. 3.36, б.

Математическое выражение для семейства характеристик рис. 3.36, б, которое здесь приводится без вывода, имеет следующий вид: .

Импульсное регулирование магнитного потока ДПТ независимого возбуждения реализуется в схеме рис. 3.37, а. В этой схеме в цепь обмотки возбуждения включен добавочный резистор Rв и параллельно ему ключ К, скважность работы которого  может регулироваться в пределах от 0 до 1. Воспользуемся и в этом случае методом предельных характеристик для получения семейства искусственных характеристик. При =1 ключ К постоянно замкнут, резистор Rв зашунтирован (закорочен), по обмотке возбуждения протекает номинальный ток и ДПТ имеет естественную характеристику (рис. 3.37, б).

При =0 ключ К постоянно разомкнут, резистор R_в введен в цепь обмотки возбуждения, ток возбуждения и магнитный поток уменьшены и ДПТ имеет искусственную характеристику, располагающуюся выше естественной. При промежуточных значениях скважности  характеристики располагаются между этими двумя предельными характеристиками.

Схема импульсного регулирования напряжения на якоре ДПТ приведена на рис. 3.38, а. Ключ К, как и в предыдущих схемах, периодически замыкается и размыкается, при этом его управление осуществляется по широтно-импульсному или частотно-импульсному принципу. При замкнутом ключе К ток в якоре ДПТ протекает под действием напряжения сети U_c,a при разомкнутом – под действием ЭДС самоиндукции, замыкаясь через диод V. Ток в якоре ДПТ имеет при этом пульсирующий характер. Регулируя скважность у работы ключа, можно получать различные механические характеристики ДПТ.

Рис 3.38 Регулирование скорости ДПТ независимого возбуждения импульсным изменением напряжения а–схема, б–характеристики

При скважности =1 на якорь ДПТ постоянно подается полное напряжение сети и ДПТ имеет естественную характеристику, показанную на рис. 3.38, б. При разомкнутом ключе К. (=0) напряжение не подается, ДПТ оказывается включенным по схеме динамического торможения и его механическая характеристика проходит через начало координат. Промежуточным значениям скважности 0<<1 соответствуют механические характеристики, располагаемые между этими двумя предельными граничными характеристиками.

При импульсном регулировании напряжения возможен режим прерывистого тока. Этот режим наступает при следующих граничных значениях скорости и тока ДПТ:

гдеТ_я=L_я/R_я–электромагнитная постоянная времени цепи якоря, с.

Область прерывистого тока, в которой характеристики ДПТ криволинейны, расположена на рис. 3.38, б слева от штриховой кривой. В остальной области характеристики ДПТ прямолинейны и описываются следующим выражением:

(3.72)

Показатели импульсного регулирования скорости в основном соответствуют непрерывным способам регулирования. Вместе с тем энергетические показатели импульсных электроприводов постоянного тока несколько хуже. Это объясняется наличием в кривой тока якоря переменной составляющей, что приводит к увеличению потерь энергии в ДПТ, а также дополнительными потерями в самом импульсном преобразователе.