CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 82 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1956 г.
ОБ АВТОКОЛЕБАНИЯХ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ С ЭЛЕКТРОМАШИННЫМ УСИЛИТЕЛЕМ
Л. И. ГАНДЖА и В. А. СЕВАСТЬЯНОВ
В (1; 2] бы
в областиП?ГЛ0^иаДА:™Л)
Так как отрезки между кривой ляют собой противо э.д.с.
жет быть
в режиме автоколебаний (фиг. 26). Далее было
силовой цепи системы (
а в области КК{ (и К'
ед, то, исходя из (фиг. 2а),
точке К,
точке ох, в которой
с точки а. двигатель
в обратную сторону до точки Ки откуда .скачком" переходит к состоянию, характеризующемуся точкой с. От точки а до точки А происходит торможение, а от Л до К— снова разгон, но в прямом направлении и т. д. '
Эти колебания характеризуются фиг. 3; они симметричны относительно оси времени так, что абсолютные значения токов после „скачка" равны:
141 = I4il •
Симметрия эта обусловлена, во-первых, допущением, что индуктивность силовой цепи системы равна нулю, а во-вторых—наличием у гене-
П -и а \ ! / ♦ 1-Ф Ч * \ + Пмоке \t i [Ч >1 \ t
"3 /\ | L-x -L L — irtp
Фиг. 3.
ратора только одной последовательной обмотки, благодаря чему петля гистерезиса генератора (фиг. 2а) оказывается симметричной относительно начала координат. В [1] показана возможность получения таких колебаний в системе фиг. 1, которые не сопровождаются реверсом двигателя, а представляют собой процесс чередования периодов вращения двигателя с периодами покоя двигателя; там было выяснено, что такие колебания можно получить путем увеличения индуктивности контура дополнительным введением в него катушки с железом. В статье „Влияние
индуктивности на форму автоколебаний электромеханической системы", публикуемой в настоящем томе, этот вопрос разбирается более подробно. Целью настоящей работы явилось экспериментальное исследование колебаний в системе Г — Д, в которой функции генератора выполняет электромашинный усилитель с поперечным полем. Система эта представлена на фиг. 4.
Как из нее следует, ЭМУ имеет две обмотки возбуждения; одна из них—обмотка управления ОУ —питается от независимого источника питания, а другая—обмотка положительной обратной связи по току ООС—питается от падения напряжения на потенциометре, включенном в цепь главного тока системы. В этой системе исследовались автоколебания как при отключенной, так и при включенной и в различной степени возбужденной
обмотке управления ОУ. Чтобы объяснить влияние ампервитков ашоу обмотки управления на форму автоколебаний, рассмотрим аналогичную систему с генератором смешанного возбуждения, представленную на фиг, 5, от которой система фиг. 4 отличается только большим значением коэффициента усиления. На фиг. 5 awH означают ампервитки независимой обмотки возбуждения, a awn—то же последовательной, включенной согласно с независимой. Если в этой системе отключить независимую обмотку возбуждения, то она сведется к системе с генератором последовательного возбуждения, изображенной на фиг. 1, и механизм автоколебаний в ней может быть объяснен с точки зрения, изложенного выше (фиг. 2а, б и в [1;2]). Если попрежнему пренебречь индуктивностью силового контура, то автоколебания в системе фиг. 5 при отключенной обмотке независимого возбуждения будут „разрывными* и симметричными, такими, как это показано на фиг. 3. Если теперь независимую обмотку включить на источник питания, то благодаря наличию постоянных awH ф 0 магнитная система генератора (фиг. 5i будет предварительно насыщена, и ее магнитный поток при 1 — 0 будет больше, чем магнитный поток от остаточного магнетизма. Это приведет к смещению оси е, (фиг. 2а) вправо, в положение, показанное пунктиром. Если сохранить то же обозначение осей, то есть изображать зависимость ег только от тока / силовой цепи, то прямая /./? = /(/) также должна быть параллельно смещена вправо, в положение, показанное пунктиром, поскольку теперь при 1—0 и l.R = 0, а ег — еп и обусловливается одними awH. В результате петля гистерезиса ге-
Фнг. 4.
Фиг. 5.
5. Изв. ТПИ, т. 82
65
Фиг. 6.
Фиг. 7.
I ctKtjHäa
Фиг. 8.
нератора и статическая механическая характеристика двигателя изобразятся так, как это показано на фиг. ба ,и б.
Из нее ясно, что как абсолютные значения токов+ /а и — 1а1 после „скачков" и токов 1кр и — 1кр, так и абсолютные значения максимальных скоростей + пмакс и — п. макс в соседних полупериодах будут неодинаковыми, и „разрывные" колебания в этом случае представляются фиг. 7.
шее время. Аналогичные колебания получатся и в системе фиг. 4. Наличие индуктивности силового контура исключает возможность „разрывных" колебаний в системе, и в действительности колебания будут отличаться от изображенных на фиг. 3 и 7. Ниже приводятся осциллограммы тока /, скорости п и напряжения и в системе фиг. 4. Осциллограмма фиг. 8 соот-
-ветствует опыту с отключенной обмоткой управления, когда система фиг. 4 приводится к системе фиг. 1. В „разрывной" трактовке они качественно характеризуются фиг. 3. Осциллограммы фиг. 9 и 10 сняты при возбужденной обмотке управления в такой мере, что еще наблюдается реверс двигателя. При этом осциллограмме фиг. 10 соответствуют большие ст0у что приближает ось ег еще ближе к критической точке К (фиг. 6). Однако точки неустойчивого состояния равновесия Вх и смены устойчивости Кх' еще не исчезают, что обусловливает возможность перемагничивания ЭМУ в сторону отрицательных значений / и ег до точки ах и появления, хотя " и незначительной, отрицательной скорости двигателя. Эти осциллограммы в „разрывной трактовке" описываются фиг. 6 и 7. Осциллограмма фиг. 11 характеризует установление автоколебаний после включения двигателя на ЗМУ. Из нее видно, что если первый после включения двигателя полупериод соответствует положительным значениям I и ег, то в нечетных полу-лериодах максимальные значения тока, напряжения и скорости двигателя оказываются больше максимальных значений тех же величин в четных полупериодах. Если агиоу увеличить в такой степени, чтобы ось ег приблизилась бы к точке К еще ближе, а ветвь К ах петли гистерезиса не пересекалась бы с прямой /./?=/(/), то тогда точки Ви Я/ и А/ исчезнут-, и система не получит возможности перейти за точку В1 в область устойчивого режима работы при отрицательных токах. Единственной областью устойчивой работы явится ветвь КА петли гистерезиса, куда и будет система стремиться. Поэтому в этом случае реверс двигателя невозможен, однако колебания скорости будут иметь место, поскольку точка К располагается еще правее оси ег (фиг. 12) и поскольку для системы сохраняется еще участок кривой намагничивания между точкой К и осью ег, характеризующий неустойчивую работу системы.
Колебания этого рода представлены осциллограммой фиг. 13. Наконец, дальнейшим увеличением атоу можно точку К переместить влево от оси ег и тогда колебания исчезнут, так как система фиг. 4 во время работы •будет характеризоваться только устойчивой областью, соответствующей участку характеристики намагничивания, расположенной вправо от точки К.
Изложенное свидетельствует о том, что изменением ампервитков агиоу или атн в системе фиг. 5 можно значительно изменять форму автоколебаний.
При выполнении настоящей работы эксперименты производились с машинами: ;
ЭМУ ТИП-12А; 0,5 квт\ 230 в; 2,2а; двигатель: 0,6 кет 170з; 3,5 а; 1500 об/мин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Г-анд ж а Л. И. Физика колебаний в системе „Генератор с последовательным—двигатель с независимым возбуждением". Известия Томского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С. М. Кирова, том 76, 1953.
2. ГанджаЛ. И. и Потехин Ю. И. О переходных процессах и колебаниях в системе „Генератор с последовательным—двигатель с независимым возбуждением". Известия Томского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С. М. Кирова, том 76, 1953.
