3.3 Полупроводниковые преобразователи в электроприводах переменного тока

Регулирование приводов переменного тока (асинхронного и синхронного) осуществляется изменением частоты и амплитуды питающего напряжения. Устройство, преобразующее постоянный ток в переменный с требуемыми значениями напряжения и частоты, называется инвертором. В системах электропривода нашли применение автономные инверторы напряжения. В приложении 2 приведена схема инвертора, а также приведены диаграмма замыкания ключей и примерная форма выходного напряжения.

4 Механическая часть электроприводов.

4.1 Приведение моментов и сил сопротивления, инерционных масс и моментов инерции

Система электропривода обеспечивает движение исполнительного органа через различные механические передачи. При этом движение может быть как вращательным, так и прямолинейным. Динамику электропривода оценивают принимая во внимание две или три наибольшие массы, приведенные к частоте вращения вала двигателя. В большинстве случаев упругостями элементов и воздушным зазором пренебрегают. При этом расчетную схему механизма можно представить в виде одного жесткого элемента с моментом инерции J, на который действует электромагнитный вращающий момент M и момент сопротивления M_c.

Приведение моментов сопротивления от одной оси вращения к другой может быть произведено на основании энергетического баланса системы.

,

,

где М_см – момент сопротивления механизма, М_с – тот же момент, приведенный к частоте вращения вала двигателя, i – передаточное число, η_п – КПД передаточного устройства.

Приведение сил сопротивления осуществляется аналогично. Уравнение энергетического баланса

,

где F_c – сила сопротивления производственного механизма, v – скорость поступательного движения.

Момент инерции, приведенный к валу двигателя, определяется как

,

где m – масса движущихся частей привода.

4.2 Уравнение движения

Уравнение движения используется при расчете механических переходных процессов и обычно записывается в форме Коши

.

Моменты сопротивления делят на:

– реактивные – моменты от сжатия, резания и т.д., препятствующие движению исполнительного органа (меняют знак при изменении направления движения);

– активные (потенциальные) – моменты от сил тяжести, растяжения и сжатия. Названы потенциальными, поскольку связаны с изменением потенциальной энергии электропривода. Не меняют знак при изменении вращения.

Вращающий момент считается положительным, если его направление совпадает с направлением движения привода, в противном случае, он считается отрицательным.

Исходя из возможных режимов работы электропривода, уравнение движения в общем виде выглядит следующим образом

.

4.3 Уравнение движения электропривода при переменном моменте инерции

В некоторых технологических установках момент инерции механизма меняется в зависимости от положения исполнительного органа. В качестве примера такой установки можно привести мотор-компрессор, используемый в качестве вспомогательной машины на подвижном составе, а также в ремонтных и эксплуатационных депо. В кривошипно-шатунном механизме поршневых компрессоров момент инерции зависит от положения поршня. В этом случае уравнение движения записывается в виде

,

где φ – угловое положение исполнительного органа рабочего механизма.

Величина dJ/dφ показывает зависимость приведенного момента инерции от положения исполнительного органа рабочего механизма.