Граничные условия устойчивости ЭМУ поперечного поля в режиме холостого хода Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

1966

Том 160

ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЭМУ ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА

В. П. ЛАГУНОВ, В. М. РИККОНЕН

(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин и общей электротехники)

Широкое применение на практике получили системы автоматического регулирования (САР) с электромашинными усилителями поперечного поля (ЭМУ ПП).

В современных САР обычно требуется обеспечение устойчивости и малой установившейся погрешности, а также часто требуется обеспечение надлежащего протекания переходного процесса.

Задачи, поставленные при исследовании переходных процессов, могут быть самые разнообразные. Одной из них может быть задача по выбору параметров системы, в том числе и усилителя, такими, при которых переходный процесс удовлетворял бы предъявляемым к нему требованиям. При указанных исследованиях очень важно знать граничные значения параметров, характеризующих работу усилителя на границе двух смежных по качеству переходных процессов.

Указанные граничные значения параметров ЭМУ ПГ1 могут быть получены из анализа системы уравнений, характеризующих динамические свойства усилителя. При линейном рассмотрении параметров указанная система имеет следующий вид:

Ф1 = Х^^у + Wкiк —

ф2 - М'яО ~ Х)Ь, (1)

иу == Гу1у + С^уР ФЬ }

е2 = с®! = г2Ь ч- ояъярФ2, е3 = сФ2 + (ая wз — ак Wк) рФ1 — гк 1к, 0 = СГ^крФ] + Ик1к,

где

Wp = ± xwя + Щ + Wз = ■ \УД; = гк 4- гш;

Яь %2 — магнитные проводимости по продольной и поперечной осям;

ая,\уя, — коэффициент рассеяния и число витков обмотки якоря; wz— фиктивные витки, соответствующие намагничивающим силам за счет потерь в стали якоря и реакции коммутационных токов в поперечной цепи;

ey.ry.Wy, — коэффициент рассеяния, активное сопротивление и число витков обмотки управления; %» гк, — коэффициент 'рассеяния, активное сопротивление и число витков компенсационной обмотки;

г2— активное сопротивление поперечной цепи; 2рР

х = ——--относительное смещение с неитрали щеток поперечной

7С

цепи.

Система уравнений (1) имеет характеристическое уравнение:

(1-х)Т1Т2г2 + ГГ1+ (1—х)Т2]г + кр4- 1 = 0, (2)

где

ТХ = ТУ + ТК

Ту, Т,к, — постоянные времени обмоток управления, комненсацион-шй и поперечной цепи якоря; Ц0 — коэффициент передачи обусловленный реакцией якоря по продольной оси усилителя за счет тока поперечной цепи якоря. Он равен

кр=-^-(±х*я+ту2 + ,ус). (3)

г2

Для анализа качества переходного процесса ЭМУ исследуем характеристическое уравнение (2). Уравнение имеет два корня:

— [Т, + (1 -х) Т2]±/[Т, - (1 -х) Тг]2 — 4(1 -х) Т,Т2кр -2(,-х)Т,Т,--<4>

Из выражения (4) следует, что корни гь2 для конкретного усилителя определяются двумя постоянными времени Ть Т2 и величиной коэффициента кр. В процессе настройки работы усилителя могут меняться величины постоянной (времени Т1 и коэффициента кр; первая — за счет изменения степени компенсации и величины активного сопротивления, включенного в цепь обмотки управления, а второй за счет смещения щеток поперечной цепи с геометрической нейтрали. Причем Т\ остается всегда положительной, а величина Цр может принимать как положительное, так и отрицательное значения. Отрицательным оно может быть при определенном смещении поперечных щеток против направления вращения якоря (перед х в уравнении 3 ставится знак минус).

В зависимости от соотношения этих параметров возможны три вида переходных режимов:

1. Колебательный режим.

2.- Апериодический устойчивый режим.

3. Режим самовозбуждения.

Из (4) видно, что переход от колебательного режима к апериодическому устойчивому режиму характеризуется значением кр, равным

_ [Т!—(1—х)Т2]2 [1 —(1—X) уР КР 4 (1 — х) Т[Т2 4 (1-х) у '

или, пренебрегая уменьшением поперечного потока при сдвиге щеток, величиной смещения поперечных щеток х, равной

X = ^с — _ г2 в (I — т)2 /6ч

Т,

где т ^ Т7

Из (2 и 4) следует, что режим самовозбуждения наступает при кр<—1, т. е. переход от а.пзриодичеакэго устойчивого режима к режиму самовозбуждения характеризуется условием = 1. Подставляя

в последнее условие кр соглашо выражению (3), найдем величину смещения поперечных щеток х (щетки сдвинуты в этом случае против направления вращения). Она равна:

х= ^ + ^ + (7)

На плоскости с координатами х, у по уравнениям (6, 7) построены кривые (рис. 2), которые характеризуют переход усилителя от одного вида переходного процесса к другому. Кривые построены для параметров усилителя ЭМУ-5П.

Рис. 2. Плоскость регулируемых параметров ЭМУ пп.

Приведенная плоскость, которую можно назвать плоскостью регу-лируемых параметров: ЭМУ, помогает наглядному представлению о влиянии их на качество переходного процесса, а выражения (6, 7) вскрывают влияние конструктивных параметров усилителя на указанные граничные условия.

Уравнение (7) показывает, что запас устойчивости усилителя возрастает с увеличением потерь в стали якоря, реакции коммутационных токов и активного сопротивления поперечной цепи, а также — с уменьшением магнитной проводимости по продольной оси.

Выводы

1. Полученные граничные условия могут быть использованы при проектировании усилителей с целью расширения диапазона их устойчивой работы.

2. Приведенная плоскость регулируемых параметров ЭМУ ПП дает возможность выбрать оптимальный режим работы усилителя при эксплуатации.