Квазиустановившиеся процессы при релейном регулировании тока в двигателях смешанного возбуждения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

им. С. М. КИРОВА

Том 285 1975

КВАЗИУСТАНОВИВШИЕСЯ ПРОЦЕССЫ ПРИ РЕЛЕЙНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТОКА В ДВИГАТЕЛЯХ СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Л. И. СКЛЯР, Р. К. ГАЧИК, В. М. ЖМУРОВСКИИ

(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)

Существ у ет дел ы й ряд меха« и зм ов, о бар удов ти ых дв'Иг ат ел ям\и постоянного тока смешанного возбуждения, где требуется регулировать ■лли ограничивать ток якоря (момент) двигателя. Применение для этих целей релейных систем регулирования обусловлено такими известными преимуществами релейных систем как высокое быстродействие, большой диапазон регулирования, простота и т. д. Особенностью релейных систем автоматического регулирования САР тока двигателей смешанного возбуждения является наличие двух магнитно связанных контуров возбуждения двигателя ;и относительно малой постоянной времени якорной цепи. В статье дано описание двигателя смешанного возбуждения как объекта дискретного регулирования и обоснованы допустимые упрощения, позволяющие в первом приближении определить параметры квазиустаношвшихся процессов известньш'и методами.

На рис. 1 ¡представлена структурная схема системы регулирования ■тока двигателя и статическая характеристика релейного элемента, где

РЭ — релейный элемент, включающий в себя тиристорный преобразователь;

\Уэ-^передаточная функция электродвигателя;

33 — звено запаздывания;

ИЭ — импульсный элемент; ¡о — ток уставки;

\]э — напряжение двигателя.

РО ^ 33 и

ИЗ

О Со с

я 5

Риг. 1.

Бели ток ¡<¡0, то РЭ включен, если ток то РЭ выключен.

Включение в цепь обратной связи импульсного элемента ИЭ, замыкающегося кратковременно с высокой частотой, исключает влияние гистерезиса статической характеристики реального релейного элемента РЭ. Технически это реализуется применением датчиков тока якоря [1], ко

о

Уд

I-!

торые преобразуют непрерывный входной сигнал в прямоугольные импульсы напряжения высокой частоты, или применением в качестве уст-4ройства сравнения коммутируемых с высокой частотой компарато-

Схемное запаздывание т, обусловленное устройствами канала регулирования, учитывается условным звеном запаздывания.

Для (исследования электромагнитных процессов в двигателе составим схему замещения (рис. 2), где

Ья— индуктивность обмотки якоря двигателя с учетом добавочных полюсов;

Ьвс3 ЬБш— индуктивность намагничивания сериееной и шунтовой обмоток возбуждения соответственно;

Ь5С, Ьь-ш— индуктивность рассеяния сериесной и шунтовой обмоток возбуждения соответственно; г яд — активное сопротивление якорной цепи;

Гвш— активное сопротивление шунтовой обмотки возбуждения;

Ц:, и}}— напряжение питания якоря и обмотки возбуждения соответственно.

При импульсном регулировании тока двигателей необходимо учитывать влияние вихревых токов. Поэтому, учитывая влияние вихревых токов с помощью коротко-замкнутого контура без потоков рассеяния и используя теорию приведенного трансформатора, можно преобразовать схему рис. 2 ;в схему рис. 3, где

ЬЯц = Ья+Ьвс+Ь8С» гяц ■—соответственно индуктивность и активное сопротивление якорной цепи; — индуктивность намагничивающего контура;

1Лш, г'вш— соответственно приведенные индуктивность рассеяния и активное сопротивление шунтовой обмотки возбуждения; г'к — приведенное активное сопротивление контура вихревых токов; ис, и'ь — соответственно напряжение питания якоря и приведенное напряжение питания обмотки возбуждения;

*яг V* *ь> ¡в — соответственно токи якоря, намагничивающего контура, короткой амкнутого контура вихревых токов и шунтовой обмотки возбуждения.

ров [2].

Рис. 2

Рис. о.

Приведенная схема (рис. 3) для случая заторможенного двигателя может быть описана следующей системой уравнений:

и,

(11 (11,

'я , I "'и- . г

'ЯЦ 11 (11 яц'я

■ и

БШ

'в __ , ^ (11 ^ (11

I Ль 4 сИ "

+ г'

вш *в

ис = и\

'к гк

(1)

«я = ¡в + V + 'к

Преобразуя систему уравнений (1), получим следующее дифференциальное уравнение:

(ТяТкТ503 + (ТЯТ5 + тятк + т,5тя + Т5ТК + тд5)02

+ т^ + т,) Э + 1 ] 1Я = ксис [Т3Тк02 + (Т8 + тк + Т,5) о

+ квт\,ои'в,

где

т =

1 я

*яц

4яц

Т,, =

ц

4ЯЦ

Т5 =

к,

V

эш

вш 1

вш

: О

и

г7

1 ВШ (1 (И

т

I V

Кс =

1 + 1 (2)

1

•яц

При импульсном напряжении питания якоря и неизменном напряжении питания шунтовой обмотки возбуждения уравнение (2) примет вид:

[ТЯТ5ТКР3 + (ТЯТ8 + ТЯТК + Т,5ТЯ + Т5ТК + Т,Т5)02 + (Тя + Т8+Тк +

+ т,5 + т,)0 + 1] ¡я = ксис [Т5Тк02 + (Т8 + + О + 1] . (3)

В настоящее время в литер ату ре отсутствуют методы исследования релейных систем, линейная часть которых описывается дифференциальным уравнением третьего порядка с производной от (входного воздействия. Поэтому в данной работе для исследования квазиустановив-ши-жся режимов была использована электронная аналоговая моделирующая установка МН-7. Была набрана передаточная функция двигателя и система регулирования, соответствующая структурной схеме системы рис. 1.

Для определения возможности использования ЭВМ для исследования таких систем существующими методами проведены исследования на электронной модели этой же системы, но в схеме за!мещения двигателя пренебрегали индуктивностью рассеяния шунтовой обмотки возбуждения или влиянием контура вихревых токов. При этом уравнение (3) преобразуется в:

а) при 1ЛШ=0

[(ТЯТК+Т,8ТЯ) В2 + (Тя+Тк+Т!А5 + Т,)0+1] 1я=Ксис [<ТК+1^)0+1], (4)

б) при г'к = 00

[(ТЯТ5+Т,5ТЯ)02+(ТЯ+Т5+Т,8+Т,)0 + 1] 1я-Ксис[(Т5 + Т^) 0+1] (5)

Уравнения (4) и (5) являются дифференциальными уравнениями второго порядка с производной от входного воздействия. Системы, описываемые такими дифференциальными уравнениями, могут быть исследованы существующими в литературе методами, например, методом фазовой плоскости.

Результаты исследования на МиН-7 квазиусташжившихся режимов в описанной системе представлены в табл. 1, где

1тт> ¡тах— соответственно минималыный и максимальный тоюи электродвигателя в амперах; \ — частота пульсаций тока электродвигателя в герцах; т— запаздывание в системе в МКСЕК-В качестве исследуемого электродвигателя был выбран электродвигатель типа П-62.

Таблица 1

|Точное |решение Решение без учета i' ^ SIII Решение без учета г/

T = 700

< Tf 00 lmin írn ах f 34,4 52 57 34.4 52 66.5 34.4 54.5 133

l|Tlin 60 60 60

< О со II с linax f 76 103 76 108 77,6 222

Imin 120 120 120

< о <м т—1 li о ' m &x i 136 210 136 215 136 420

т = 500

< со II о ímin lraas í 34.4 47,2 71.5 34.4 47,2 83.5 34,4 49,2 200

*min 60 60 60

< о со !1 о ímax f 72 125 72 143 73,5 320

^min 120 120 120

< о сч 1-4 II о lraai f 132 266 132 286 132 610

Из табл. 1 ¡видно, что для двигателей серии П при исследовании в первом приближении можно пользоваться дифференциальным уравнением без учета индуктивности рассеяния шунтовой обмотки возбуждения. При этом ошибка в определении размаха пульсаций регулируемого тока практически равна нулю, а ошибка в определении частоты пульса-

ций тока не превышает 20%. Пренебрегать же влиянием вихревых токов можно лишь в том случае, если необходимо определить только размах пульсаций тока. При этом ошибка не превышает 10%. Частота пульсаций тока в этом случае -превышает действительную в несколько раз.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. В. Болотов, А. П. Зайцев* Преобразователь постоянного тока в переменный. Авт. свид. № 311354. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. Официальный бюллетень, 1971, № 24.

2. А. П. Зайцев, Ю. Ф. Михеев, Л. В. Волынцев. Устройство сравнения напряжений. Авт. свид. № 271574. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. Официальный бюллетень, 1971, № 18.