• Nie Znaleziono Wyników

Zastosowanie techniki analogowej do badania statyki i dynamiki silnika prądu stałego zasilanego z przekształtnika tyrystorowego

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Zastosowanie techniki analogowej do badania statyki i dynamiki silnika prądu stałego zasilanego z przekształtnika tyrystorowego"

Copied!
11
0
0

Pełen tekst

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ELEKTRYKA z. 38

1972 Nr kol. 357

TADEUSZ RODACKI JANUSZ NOWAK

Instytut Podstawowyoh Problemów Elektrotechniki i Energoelektroniki

ZASTOSOWANIE TECHNIKI ANALOGOWEJ DO BADANIA STATYKI I DYNAMIKI SILNIKA PRĄDU STAŁEGO, ZASILANEGO Z PRZEKSZTAŁTNIKA TYRYSTOROWEGO

Streszo zenie. W artykule przedstawiono możliwośoi bada- nia statyki i dynamiki silnika prądu stałego asllanego z przekształtnika tyrystorowego przy użyciu maszyny analo­

gowej. Na przykładzie układu jednofazowego podano metodę modelowania oraz schemat maszyny dla wielkości chwilowych.

1. Wstęp

Badanie statyki, a w szczególności dynamiki silnika prądu stałego za­

silanego z przekształtnika tyrystorowego stwarza duże trudnośol. Soisła analiza uwzględniająoa wartości chwilowe napięcia zasilania, prądu i mo­

mentu silnika jest bardzo skomplikowana, a uzyskane tą drogą wzory ze względu na swą złożoną postaó są mało przydatne w praktyce. Dlatego też w tym przypadku najozęśoiej wykonuje się obllozenia posługująo się wartoś- oiami średnimi i przyjmując oały szereg założeń upraszczających. Takie po­

stępowanie w sposób stosunkowo prosty pozwala badaó charakterystyki ukła­

du w stanach ustalonych w strefie prądów ciągłych.

Przydatność tej metody Jest Jednak problematyczna zarówno przy określa­

niu oharakterystyk statyoznych w strefie prądów przerywanyoh, Jak i przy analizie dynamiki takich układów.

Szerokie możliwości badania tyrystorowego układów napędowych daje za­

stosowanie maszyny analogowej lteraoyjnej lub hybrydowej. Na takiej maszy­

nie można zbadać analogowy model układu dla wartośoi chwilowych, który po­

zwala analizować wartośoi statyozne i dynamiczne układu rzeozywlstego przy różnych parametraoh 1 przy dowolnych zaburzeniach. PonLżej przedsta­

wiono metodę modelowania 1 analizy układów tyrystorowyoh, które można sprowadzić do sohematu zastępczego przedstawionego na rys. 1,

Schemat ten uwzględnia rezystancję transformatora i w sposób przybli­

żony komutaoyjny spadek napięcia. Dioda D2 realizuje właściwości układu uniemożliwiając przepływ prądu pod wpływem dodatniej SEM silnika. Dioda D^ Jest diodą rozładcwozą dla energii elektromagnetycznej obwodu tworni- ka.

(2)

196 T. Rodackl, J. Howa

U

Rys. 1. Schemat zastępozy analizowanego układu tyrystorowego

Na sohemaoie z rys. 1 oznaozono:

t = y - ozas względny 7

T - okres napięcia zasilania

R^, — sumaryczna rezystanoja sieoi i transformatora sprowadzona na stro nę prądu wyprostowanego

R — sumaryczna rezystanoja w obwodzie twornlka L - sumaryozna lndukoyjność w obwodzie twornlka

\ h

Xj, — sumaryozna reaktanoja sieoi i transformatora - średnia wartość prądu wyprostowanego

Dla układu Jednofazowego napięcia Uit) ma przebieg przedstawiony na rys.2

2. Analogowy model układu jednofazowego dla wartośol ohwllow.yoh

Na podstawie schematu zastępozego (rys. 1} przy stałym strumieniu moż­

na napisać ogćlne równanie silnika w postaol:

(3)

Zastosowanie techniki analogowej do badania statyki.. 197

gdzie Tr

t«. = r “ względna układu

ff

TW

tm = j = y - względna elektromechaniczna układu K2

K - stała konstrukcyjna silnika i(t) - prąd twornika

co ( t ) - prędkość kątowa twornika

J - moment bezwładności układu mechanicznego Mb - moment oboiążenia na wale silnika

i^ (t) = i ( t ) dla t f [d + 5 , n + i]

l^it} = 0 dla t e [n, n + fi]

n — Of 1, 2, 3 ...

Na podstawie tych równań przyjęto strukturę układu modelowego przedsta­

wioną na rys. 3. W układzie tym poszczególne bloki spełniają następujące funkcje:

1,2 - sumatory

3 - nieliniowy blok całkujący zrealizowany w układzie podanym na rys 4. Blok ten uwzględnia zmianę parametrów układu w zależności od znaku prądu twornika

4 - blok nieliniowy wprowadzony w celu wyeliminowania błędów wnoszo­

nych przez rzeczywistą charakterystykę diody użytej w bloku po­

przednim 5 - sumator

6 - blok oałkująoy 7,8 - inwertory

S3 - styk przekaźnika sterowanego sygnałem S3, który jest zamknięty, gdy U(t1 > 0, a otwarty gdy U(t) = O. Pozwala to uwzględnić spa­

dek napięcia na rezystancji

S2 - styk przekaźnika, który jest zamknięty dla strefy prądów cią- głyoh, a otwarty dla strefy prądów przerywanych. Pozwala to w sposób przybliżony uwzględnić komutacyjny spadek napięcia.

Układ modulujący napięcie U(t) zbudowano wykorzystując właściwości maszy­

ny analogowej iteraoyjnej. Schemat maszynowy tego układu przedstawia rys. 5.

Na sohemaole tym poszczególne bloki spełniają następujące funkcje:

- integratory 9,10 i inwertor 11 tworzą generator napięcia sinusoidalnegc którego częstotliwość można regulować potencjometrami A9 i A10

- sumator 12 wraz z diodami wejściowymi spełnia rolę elementu prostowniko­

wego

(4)

198 T. Rodaokl, J. Nowak

Rys.3.Strukturaukładumodelowego

(5)

Zastosowanie teohnlki analogowej do badania statyki.. 199

- potencjometr A13 służy do regulacji napięcia wyprostowanego

- inwertor 13, sumator 14 1 styk ste­

rowany sygnałem S3 pozwalają uzy­

skać naplęoie TJCt >

- komparatory 15, 18 oraz Integratory lteraoyjne 16, 17 wypracowują sy- Rys. 4. Blok nieliniowy gnał sterująoy S3 przy pomocy któ­

rego zmieniamy k ą t a t napięciu Uit) Integratory lteraoyjne pracują w tym układzie w dwu stanach:

WARUNKI POCZĄTKOWE 1 LICZ w zależności od sygnału sterującego Z Z - 1 WARUNKI POCZĄTKOWE

Z = 0 LICZ.

Zasadę działania tego układu zilustrowano na rys. 6, który przedstawia przebiegi poszozególnych sygnałów w funkoji ozasu.

Kąta w naplęolu U(t) regulujemy poprzez zmianę nastawy potenojometru zgodnie z zależnościami:

U(t } równe zeru gdy S3 = 1 £l00 « - Y16(T17) > oj

U ( I ) równe naplęolu wyprostowanemu gdy S3 = 0 J l O O a — Y16iY17l <

oj

l

Pełny sohemat maszynowy modelu analizowanego układu przedstawia rys. 7.

Na sohemaoie tym poza elementami opisanymi powyżej występuje jeszcze u—

kład wykrywająoy strefę prądów przerywanyoh. Układ składa się z kompara­

torów 19 i 21 oraz z Integratora iteraoyjnego 20 praoująoego w zależności od sygnału Z? w dwu stanaoh

Fi » 0 LICZ

Zł = 1 WARUNKI POCZĄTKOWE

Poziom oałkowania integratora jest ograniozony do 90 T przy pomocy diod.

Zasadę praoy tego układu zilustrowano na rys. 8, który przedstawia prze­

biegi poszczególnyoh sygnałów w układzie. Analogowy model ’Przedstawiony na rys. 7 pozwala analizować statykę i dynamikę wszystkich jednofazowych tyrystorowych układów napędowyoh, które dadzą się sprowadzić do schematu zastępozego podanego na rys. 1. Zmianę parametrów układu uzyskuje się przez zmianę nastaw potenojometrów.

(6)

200 T. Rodaokl, J. Nowak

h / s \

Y

vO N

£ >

N im

u

Rys»5.Schematmaszynowyukładumodelującego naplęoiezasilającesilnik

(7)

Zastosowanie techniki analogowej do badania statyki#«« 201

Rys. 6. Przebiegi sygnałón * układzie modelująoym napięcie zasilające sit

(8)

202 T. Rodanki, J. Mowak

»

Rys.7.Schematmaszynowyanalogowegomodelu

(9)

Zastosowanie teohnlkl analogowej do badania statyki.« 203

Rys.8.Przebiegisygnałóww układziewykrywającym strefąprądówprzerywanych

(10)

204 T. Rodaoki, J. Nowak

3. Wnioski 1 uwagi

3.1. Maszyna analogowa lteraoyjna pozwala w sposób niezwykle dogodny ana- llzowaó właśoiwośoi statyozne 1 dynamlozne niektórych tyrystorowyoh układów napędowyoh.

3.2. Analiza na analogowym modelu pozwala zrezygnować z niektóryoh upro- szozeń, a w lęo uzyskać wyniki bardziej zbliżone do rzeozywlstyoh przy mniejszym nakładzie praoy niż w przypadku analizy teoretyozne J . 3.3. W układzie modelowym można zbadać zaohowanie układu rzeczywistego w

różnyoh warunkaoh praoy 1 przy zmianach parametrów układu zarówno w strefie prądów oiągłyoh Jak i przerywanych.

3.4. Istnieje możliwość zamodelowanla zamkniętego układu regulaoji oo po­

zwala określić optymalne nastawy regulatorów dla różnyoh wymagań 1 warunków praoy.

LITERATURA

1. Tunla H. Winiarski B.s Układy elektroniozne w automatyoe napędowe j ,WNT Warszawa 1969.

2. Seńkowskl J . : Niektóre problemy impulsowego sterowania silnika oboo- wzbudnego prądu stałego, Rozprawa doktorska, Kraków 1968.

3. Jakubowski B . J . : Matematiozeskaja model lnwertornogo agregata, Elektro- meohanlka 1964 nr 4.

4. Biaohner P.: Methoden zur analogen Simulatlon von Stromriohterstellglie- den, Elektrie 1971 nr 4.

5. Dunajewski S.J., Kryłow O . A . : Modelowanie elementów układów elektrome­

chanicznych, WNT Warszawa 1970 r.

ECfiüJIb30BAHiiE AHAJIOrOflUX BŁlhJriGJMT BAbHLffi MALŁiH

flJIłi AHAJM3A GTATIriKL V; ¿KHAHKIM fiSTATEIIH nOCTOHHHOrO TOKA I1PK PASOTE G TEPliCTOPHiJM NPEOEPABOBATEJIEM

P e s e m e

B CTaTbe yKaaaHa B03U0S£H0CTb anamH3a cístkkk h sKHaMHKn KBHraTeJia no~

cTosuHoro t o k b n aT aeuoro nocpe^cTBOU TapacropH oro npeoepasoBaTe-na. Ha npn- a e p e OAHOtpaasoA chctom h jiaH u e r o x MoaejmpcBaHKa a uamnautie cx eu u xjih Mrao- 36HH b lX BeBHBHH.

(11)

Zastosowanie techniki analogowej do badania statyki... 205

APLICATION O F THE ANALOG COMPUTER TO THE ANALYSIS OF STATIC

AND DYNAMIC PROCESES IN THE D.C. MOTOR SUPPLIED FROM THYRISTOR CONVERTER

S u m m a r y

The possibility of using analog computer to the analysis of static and dynamlo prooeses In D.C. motor supplied from thyristor converter Is pre­

sented In the report. The short description of the slngle-phase converter the metod of simulation, and ourolt diagram are given.

Cytaty

Powiązane dokumenty

ZAMKNIĘTY UKŁAD REGULACJI PRĘDKOŚCI SILNIKA PRĄDU STAŁEGO Z REGULACJĄ PO STRONIE PRĄDU

Wartość czasu x jest stała, niezależna od częstotliwości wirowania silnika i tak dobrana, aby by- ła co najmniej 10 razy większa od okresu sygnału PWM T i jednocześnie  jest

Badanie silnika indukcyjnego pierścieniowego 3.. Badanie prądnicy prądu

W artykule przedstawiono układ sterowania silnika bezszczotkowego prądu stałego o magnesach trwałych z bezpośrednią regulacją prądu (momentu) i ograniczeniem

Sinik szeregowy prądu stałego zasilany z łącznika tranzystorowego, przy wysokiej częstotliwości przełączania tranzystorów, większej od 10 kHz, stanowi, z uwagi na

Układ

188 Zbigniew

mocniczego łączy się równolegle przeclwsobnie z podstawowym uzwojeniem, wzbudzenia (rys. Rezystancja uzwojenia pomocniczego jest około 50-100 razy większa od