7.3. Система джерело струму – двигун. Сприятливі умови для регулювання моменту двигуна постійного струму з незалежним збудженям забезпечуються при живленні якірного ланцюга від джерела струму.
Схема електроприводу за системою джерело струму – двигун (ДС–Д) наведена на рис. 7.3. Тут якорем двигуна тече струм Iя=соnst, а управління електроприводом здійснюється впливом на ланцюг збудження шляхом зміни напруги UB = vаг і відповідно струму збудження Iв = vаг.
Рисунок 7.3 – Система ДС -Д
За незмінного струму якоря момент двигуна М = kIномФ = kмФ, тому, змінюючи потік двигуна, можна регулювати момент як за значенням, так і за знаком. Живлення двигуна від джерела струму цілком виключає електромеханічний зв'язок, тому будь-які зміни швидкості і відповідно ЕРС двигуна компенсуються без запізнювання зміною ЕРС джерела живлення. При цьому струм навантаження підтримується незмінним. При Ф = соnst двигун розвиває постійний момент при будь-яких збурюваннях, у тому числі і при реальних межах зміни швидкості.
Для одержання знакозмінного моменту в даному випадку не потрібно зміни напрямку струму якоря, тому джерело струму може мати однобічну провідність. Ці умови обумовлюють мінімальні габарити керованого вентильного перетворювача, на базі якого може бути реалізоване джерело струму, наприклад тиристорного перетворювача, замкненого швидкодіючим зворотним зв'язком за струмом. Використання керованого перетворювача дозволяє розширити діапазон регулювання моменту шляхом збільшення струму якоря на окремих етапах роботи електроприводу до значень, припустимих за умовами комутації. Однак найбільш прості схемні рішення з високими показчиками якості регулювання моменту утворюються при використанні параметричних джерел струму, принцип дії яких заснований на явищі резонансу в ланцюзі змінного струму, що містить індуктивні і ємнісні елементи. Найбільш поширений варіант трифазної схеми джерела струму для живлення двигуна постійного струму наведений у [7 , рис. 6.8 ].
7.4. Реостатне регулювання моменту асинхронного електроприводу. Високу плавність регулювання забезпечують засоби автоматичного регулювання опору Rдоб з метою підтримки моменту. Як приклад, на рис. 7.4 наведена функціональна схема релейного автоматичного регулювання струму ротора і моменту асинхронного двигуна.
В схемі (рис. 7.4, а) у ланцюг ротора введений спрямлювач В. Додатковий резистор Rдоб включений у ланцюг спрямленого струму з послідовно згладжуючим реактором Р. Комутація додаткового резистора провадиться за допомогою вентильного ключа ТК, закрите і відкрите становища якого обумовлюються вихідною напругою релейного елементу РЕ. На вхід релейного елементу подається сигнал, пропорційний різниці напруги, що задається Uз.т і напруги зворотного зв'язку за струмом Uо.т. Характеристика релейного елементу наведена на рис. 7.4, б: перехід від відкритого стану ключа до закритого здійснюється за сигналом на вході Uвх = Uз.т, зворотне переключення – при Uвх = U0. Як показано на рисунку, ці перемикання відповідають значенням струму Iнач.з , Iнач.о. Чим вища чутливість релейного елементу, тим вища точність регулювання струму. Однак при цьому зростає максимальна частота релейного регулювання моменту і струму двигуна
Рисунок 7.4 – Релейна схема реостатного регулювання моменту (а) і
характеристика релейного елементу (б)
7.5. Частотне регулювання моменту асинхронного електроприводу. Важливою особливістю асинхронного електроприводу є відсутність простих засобів виміру електромагнітного моменту двигуна. Без вживання спеціальних заходів реалізувати зворотний зв'язок за моментом за допомогою зв'язку за струмом, як в електроприводі постійного струму, тут не вдається.
Керованість асинхронного електроприводу аналогічна керованості електроприводу постійного струму при U = соnst і Ф = соnst і забезпечується шляхом одночасного регулювання частоти ƒ1 і напруги U1 або струму I1 статорної обмотки. Цей спосіб регулювання моменту реалізується в системі
ПЧ – АД [7, рис 5.9]
У багатьох практичних випадках від автоматичного регулювання моменту за відхиленням відмовляються і вдаються до використання компенсаційного способу управління за допомогою позитивного зворотного зв'язку за швидкістю.
Як показано на рис. 7.5 для виміру швидкості на валу двигуна встановлюється тахогенератор ТГ, ЕРС якого Етг=kпсω за потоку Фтг=const.
У схемі із інвертором напруги ІН передбачається функціональний перетворювач ФП, на вхід якого подається сигнал иу.ч, пропорційний ω двигуна, і сигнал из.м , пропорційний абсолютному ковзанню Sa. Сигнал помилки Δ = из.м – kпсω через регулятор моменту РМ надходить на інвертор напруги IН. Сигнал завдання моменту пропорційний абсолютному ковзанню
Рисунок 7.5 – Схема частотного регулювання моменту з інвертором напруги
двигуна Sа, тому розглянутий компенсаційний спосіб іноді називають управлінням по абсолютному ковзанню.