.. .. . �
�::z"'"-;·
__ -,. '·, .... -. .
-� . .. �"
·� . �") !'•_,.:..r_•..,.
INTERNATIONAL FEDERATION OF AUTOMA T IC CO NTROL
Electro-Mechanical Drives
Fourth Congress of the International Federation of Automatic Control
Warszawa 16 21 June 1969
Organized by
Naczelna Organizacia Techniczna w Polsce
...
Electro-Mechanical Drives
TECHNICAL SESSION No
15
FOURTH CONGRESS OF THE INTERNATIONAL FEDERATION OF AUTOMATIC CONTROL
WARSZAWA
16- 21JUNE
1969•
Organized by
Naczelna Organizacia T echniczna w Polsce
Biblioteka Narodm;va
llllll/111 I ilf���jj //III/I Ill
30001008742610
Paper No
15.1
15.2
15.3
15.4
·15.5 15.6
15.7 15.8 15.9
su
su
su
JA
GB su
USA PL GB
C o n t e n t s
Page
- A. A. Efendiza4e, B. A. Listengarten, S . M. Bagtrov, T. A. Zairova, Yu. M. Kurdiukov - Research into
Dynamic Regimes of Controlled Thyratron Elec - trical Drives... . . . . 3
_ M. Z. Khamudkhanov, T . S. K amalov, K . Muminov System of Automatic Absolute Sliding Stability Re- gime Control of Asynchronous Electrical Drive with Frequency Coatrol from Thyratron Converter 21 - V. N. Javorsky, E. S. Avatcov ,, . V. I. Makshanov,
E. M. Aldonin, V . K. Doro khin - About the Theory of Servodr.ives with Thyristor Frequency Control of Three hase Squirell-Cage Asynchronmotors.. 32
- E.Ohno, M.Akamatsu - Speed Control of Induc
tion Motors Using Self-Controlled T�yristor In - verters . . . • . • . . . • . . • . . . • . . .
- F. Fallside, R. D.Jackson - Integrated Digital Con-
46
trol of D. C. Thyristor Drive ...
:
. 62- D. V.1Sviecharnik, L.H.Shidlovith, Yu.M.Kelim, A. A. Bieloglazov - Methods Development of In - ductive Micro-Motors Control. . . . . . . . . . . . . . . . • . 71
- S. S. L. Chang - An Analysis of the Stepping Mo- tor- what Can It Do?... 91 ·
..
- J. Owczarek - New Kind of Synchrol}.ous Micro - motor . . . • . . . • . . . 104
- C. W. Green, R. J. A. Paul - Factors Involved in the Analysis nad Design of D. C. Linear Actuators ... 116
Wydawnictwa Czasopism T echnicznych NOT Warszawa, ul. Czackiego 3/5 - Polska
Zaldad Poligraficzny WCT NOT. Zam. 30/69.
К
ИССJIЩОВАНИЮ ДШ!АМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВУПР.АВJIЯRЩХ
·rИРИСТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ·
ЭФЩI(ИЩДЕ А.А.
,JIИСТЕНI'АР!'ЕНБ.А.
,БАIИРОВ С.М.,ЗАИРОБА
Т.А.,�ЮКОВ
D.M.СССР
Азербайджанский научно-исследовательский институт.
-им.И.Г.Есьманова
Развитие по.пtупроводии.ковой техники от:крsnо mироиие перспек-
��
по разра6с)Т:&е и соз.ц8lUШ J'ПР8М.ЯеМЕП -rиристорша 8Jlепропривод�:в перемеииоrо_ и постоя:нвоrо тоха..
XoтJt за ПООЛ$1;НИе rодв оцу.б.nиковеи рЩt работ, посвsщеишп и�сле.цоваmm сиОО'емы: " С'!атичеспй прео6�о:вате.иь частотн
�ивхроввай:
�mПmeuь
"�-:7,
явлевu:,пj>О'fекащJiе в эАJих сиСtrемах: изуч_еm епр� кед остаточно. ·
К общеизвеС'l'ВНМ трудностsм, имепцим место при
иcaneдoВ8JDDI
переiоДmп проЦе·ссов асинхронвоrо двиrате.пя, до6а.впJштс.а еще новые, связавные � ВВJiичием
в
ев
ти.пей, иоторве в частвос.fи оdf.слом.ива.m ПОSШJiение цепей: ·с периодnеской комм;rrацие:L
О�вой
и� су�цест:веmшх С?Собенвостеl статических преоразовате.ле� частот1ft JIМЯется. то, что
�
выходе атп преобразовате.пей.��прткение предстамяет собой ступевчаmе _кривне.
Цр и
этом !'ОК�виrа'!мя
обычво опрццеляетск ЦУТем поСJiедовательноrо рассмо��е_НИJr.
Щ>Оц�ссо:в при различв:ых состоякИях инвертора
3 • 6 1IJIJI испмьзуется_ МЕ�.то� rармовичесхоrо 8НВJJ.Иза7•� Rвазиус_тановивmихс_s. и переходВЬtх алеир9маrни'1'ВНХ про
цессов м�жн� пОJiучить о�щие аналитич.ес:кие выражения ДJ1Я тоJtОв
и
мо ента асинхронпоr
о двиrатеJUr при испОJiьзовавии теории импульсных цeneft и
метода д
искретноr
о прообразования Jla.IШaca._Рассмотрим
одну
из рациональНЬiх с_хем инвертора- треЦазвую·мостовую с
оrрl�ченными коммутирующими
емкостями!.Предполагаем. Ч'l'О
все вентили ЯБЛЯJ?I'СЯ
щеапь:ншш, емкость•
4
сr.пажJП18щеrо коццевсатора. вacтQllЪRO
:ве11ика, Ч'!Овапраение
·преоСSразоватЕШJt остаетсs: постоJUППВ�
•веэависимо
O'lваrруэп.
IIP• такой: :идеаJ1ИЭ8ЦИИ вапрвение инвертора имеет СТfПеНЧа'l'УЮ q5oprq, зависящу.J>
0'1'хар8К'rера ваrрузп и способа ее сое.цииеиия.
Ав8.71итичеоки вапрJDtение може-r быть описано оту.певча'l'НМИ
Фув:кциями
:вида:(1)
Irериод повrорения: этих <ЦYнia:utl. зависит от частотк, а имевво:.
1
=6; =6�1( (2)
Ниж�
в: таСШице I приве.цева вsрuевия ДJUI вапр.sжений в CJiyчae сое.цивеииs: иаrрузии и з:везд7и
треуr011ЬВJ1К.Напряжение
�!пlфаэа
r t1 2[п]
ф:lза Пtt[nl
з фаза Ш!L[Л}
1ной наrрузке
при аRТив-ufn}
1при ·активно-ин-
TAБliИIIA I
-
Схема соединения ваrрузп тpeyrOJiьimc
ll f
[n]
�!n-2}.
u[n-4}
3'.!
1(�fn =·�
cos3
nзвезда
�[nl
?S[Л-�]
Изfл-4]
?jli .
1(f}
l}Й
=э�s;nэ(n+
fо � cv
t"
�;
; о� _е � r. tji?.! !L/C
1С Тi. :r,y
lJ 17 = ';/ <IJ.S 3 л-.J"f/Q .;'�
1 !{,fnl=f�c().>}n o��:r�
э?{ ;'т�с:.
�f
ДуRТИВНОЙ. Har-
рузке
. 1l'z.<t!i1l
= ttt/CtJ.s э n�[11J=jl{t.f/nf(л.;tj.-f/il-�]
--
у��'§�2 ?Г t.
'1(; ;2fi
.
1l'(;
u;rnl= 3�.r;n:;- n-r2) �fлl= j f{jCtJsJn
-
При
таком предсиавпеиии систеr.Q" •преобразо:ватмь чаоте!а -. .
асинхрошmй
дВЕtrате11Ь" можно рассматримть в JDJ.дe JIМПfJ!ЬCвol. цепи, состоящей· из формирущеrо мемеиа, coцnauцero JipSDioyronь
ныe
имnуJiьса, и
приВед еRвой вепрернввоl. ча оu ,liO'l'opaa ооот:ветствуе'l' схеме замещевиs: асивхроввоrо .цвиrm-eJUt.
для. квазиус'.l•авоиивпеrоса. пр6цесса передuочвu
(lyiDЩIUI ве
nрершmой част1t в операториоl"
форме
имее-rС.Иwпци�
цц:K(fJJ=1 � 0)
. r
. +"fp ...
r.це .
r
=�
9 j • зд еаь'&' Lg -
ЭКВИВМе!l'fВНе сопроТ
имевu .цвиrа-'fenm
..
· ..
. . . �д�. �о� п:араммр �eo6p�()
�f/
=f1
l ,oпpEUt;eueм пе- реда�очвуюЩ,ШЩiШ
JDЩУJI_ЬСВОЙIt8ПИ�
k (tj
� &)
. . · :. Изображение д.nя:
ФУв;ации
токаi'fy, &)
=ki'f,�)· tiY'f�o)· <•>
;f- . · .
-
rде· И (f.1 о)
-.
��едеnя:�тся· по соотв�_С'f:врiЦИМ эваче� __ ориrи- налов_ напря:жеiUJrй, приведевВнх в. та6Juще I. По обратвом.J преоб-·р
а
зо
ва.юш Jianлarca опредеJIJmТсв. opиrиrSIПi.Ф,уJЬщи.и
lf'Oкa.Ниже приводятся развернутые :вьtрuенu .ЦJIЯ изобраиеiПШ
фуви-
. 1С
ций· т окав для с.лучая. вкnючения двиraтeJIJI в 'l'р�nп•вп( о� ы
�
�i).
(S)
(6)
где
6 и
Значения ориrииа.nов токов. опрЕЩ enяm'CJI по обратному ареоб
разованию Лапласа.
При исаn�оваиии зпектромаrнитноrо переходноrо процесса в
.системе осей, вращапцихсн с синхронной. скоростью, выражение ДJIЯ
тока С'l'атора имее'l'
сшw.пций
вцц:�c{fl)= е;о/) �tj)_,
с (8)�е .
К
._ р + d.P
-1-./S
rfP}(p +j)(/J +oCj rjs)ro((!J
rc>?l' +js)
-переда-rочшш ,.
фуЮЩИSI н
епрерывной части.*
(9)
Опре.цеnяя передаточную
ЩуШЩИI)
имnуJiьсной систеl1;1ЬtЛ(f7&)
по _ _уравие� (9) ,значение
�:{!J)
1 по внражениям ДJ1JI�sных
на- .. ·�
праевий, папучаем _изоСSражение. дл.m
фуикции
токаicc{ tj..,�).
В апучае преиеСSрежевия активным сопротивлением статора воз
можно ПОПJЧИТЬ. также аналитическое выражение длн потокосцепле
ния-.Раэверну'l'Ьiе выраже
н
ия д.ля тока и потокосцеi171ения приведенн в 6.при иссп�овании электромеханических переходных процессов для. расчетои
цепесообразно использовать
аналоговую или цифровую :вьrчиаnительвую машину9.
ДJ1я расчетов иа ЭIIJid уравнения двигателя бWiи заnисаны в системе осей· d и·
J3
, вращапцихся. ·с переменной угловой скоростью,соответствующей· регулируемой частоте,и о6разующ х
угол�
с непод:вижвыми ос.ями9.
При пуске двигателя эквивалентное сопротивление носит ин-
.Q'И'rИВВНй хараи'ер. При этом внражеВJJЯ для
.иапрпе.ИИI. � и �,
()I!'Веоеввнх . r враJЦSDЦИМСя осs:м,.имет
CJieдYuциl. ВJЩ:
и
- .,/2
иC'IJ.S(?C
л- Се)iJi) -
(;,(, - f5
а з о(1о)
� =fJ � sin(э"n-UJ#iJi)
начuъвнй <)jaзo:вerl' fi'OJl принят ра'ВВЮС вуJ11) •.
ДЛя· CJifЧSJ[ чaLOt1'0'l'ИOro pery.nиpoвa.IOIJf пр� постоянном ваrрузоч
иом MOMell'l'e, ИМЕiеN MeдpiЦJI) CИQtl'eJq дисfфереJЩИВJIЬВНХ ураине- иd:
rд е .
j)
:= .l{t-
lft?H - О'l'ВОСИТеJiьивя ,). частота тока статора.�
=j -aбCOJI-
t f/
.7 Hd_.,ютное скОJiьжение, S= р '2
·J:==�P
,�= 1.f/
!/сек, -меХВИJI-ческая поото�� времени.
На основании системы: уравнеНИЙ"
(11) бw!и
праведева раочеп электромех�ескоrо переходноrо процесса асинхроввоrо двиrатеns МОЩНОСТЬЮ 2, 8 RВТ,lf
N : 380 В, 710 = 1500 06,/ МИН •ДJIЯ сраввенИJI. пр от еRания п ереходных процессов при питании ()11'
источника ступенчатым и
синусоццалыnш напряжением 6wlи про:ведевнрасчеты·
ДJIЯэтю:
двухвариантов; в
обоих СJiучаях 6ъiJl применев мет
од Pyнre-Rytrтa.
При
синусоидальном напряже
нии6Wia
испОJiьэоВанастwщартная
8
программа при автоматическом поИсие шаrа mrrerpиpoвamш. При ступенчатой
фо
рме кршюй. вапр.аеВ1Ш С'l'авдартиаа подпроrрамма pememш системы· дифf!ереВЦИ8.11Ъmп ураввевиl 6н.паисп�ьзовава.
:как подпроrрамма в о
б
щеit проrрамме рещевu систеl&t(�1)
.Бпоксхема проrрамr.в pemeи.u представ11ева на рис. I. Пlar ИВ'!'еrриро
ва.нu
h
6WI прИIIЯТ равнымh
=4�
.ври проrраммировавии6s.пи
введены медуuцие о6означе�П�Jl:
fot
==а ,i
=Ь
, t. =11 ,i
= Q ,$.:=.11
• � J'dtl � cl
Бwlи рассмотренm несиап��о вариаио:в nу.сиа д:виrиеи.а при хмо.стом хо.пе и
при
постояинок ваrрузочвок моuеие .ц,.иs раu:ичн:ых· значений частот от i =
1
до i =а4
•На рис. 2,3 предС'l'авпев& :крDЬiе
завис
ИМОС'rи 1 =jfz-)
при ио��ьноu момеН'l'е сопротИJШеsия
(�
=1)
при. f) = { •j):fJ.4
ДJIJIсинусqидальной· и ступенчатой
формы
крпsх вапр.аеИИJI. Ба рис.4�зо6ражеш
кривые �
=f(s)
прИ С'l'JПевчатоl форме вапрszеии.а при�
::=1
ДJIЯiJ= 1
иj) =tJ.4
•Анализ
пмrченных кривых покаЗ8.11, по при питаиии двиruепя напряжением ступенчатойфорМЕl
в кривых момеВ'l'а поS:впJштсв цуJiьсапии. Irродмжите.льность пуска .пвиrм-eJIJt по сравнеИИI) с питани
ем двигате�к синусоццал.ьmш напраением увеличивается.При пус
:ке под
нагрузкой
rrpиiJ= 1
продQППТЕШьность пусиа ·возраСJiа в 2 , 85 раз
а, приj)
=О. 4
вдва
раза. При пуске ВX.PJIOC!'fJ)(,А{= О}
соответственно в I ,25 раза и в !,57 раза.
БWia разработана и ис�едована замкнутаз сис'!'ема автомми-
. .
ческого регулирования скороС'l'и асинхронного двиraтeJIJt пр
и
по�тоянной мощности на валу
(P=coл.sf)
.На рис. 5 представпена струRтурнаk схема. этой системы. Питание двиraтeJIJt осущестм.ается от ьтатического прео6разоватеnа частота. В качестве ваr
Р зки исnользуется генератор постояиного тока.�оматическое поддержание постоянства мощности-генер�ора
обеспе
чиваетса
засчет специально разработанной
cxeмыiO, II.Для осущестВJrениs закона частотного управпения имеется
.ц:ваконТУра реrу.лиро�по частоте и напрsжецию.Реrулирование ча
стотR". ведетек по току асинхронного двиrателя.для регулирования
напряжения:
по требуемой зависимости
U='(Т
» cxefa\J ВК111JчеИЩ,вкuиоваль� nрео6разовате4ь.
При
aDaJIИTИЧ��CROM ИС
СJIЕЩО
БаВИИЭТОЙ СИСТеМFl 6Wia про.из:вед:е
иа
линеаризапиs уравнений и рассмотрены;
лишь МВJil:leотмонеНИJI.
_·При· определеJmи передаточной фуНJЩИИ двиrS!'еJIЯ. преве6реr.nи
:выспшми гармоНИJtами
в lфИВЫХиапрпе � .
Jlине
аризацшr уравнеииs движения и уравнс:tния момента опре
делнет
CJIедупциtа зависимос-rи:
А�-.d� =&�д�- (12)
d� = �fi'Jдli-rh{jfJJдy+ h{,(p)dfp (1�)
здесь Р - чис:ло пар ПОJI:юсов, �т. - аммитудное. значение
на-:nряжения.
д И
-относительное nриращение aмrtJiитyдu напряженu ,
!! �д� .
д - nриращение угла поворота по.ля статора,
�?
=Р - прира-
щение угла поворота ротора. Коэффициенты в передаточных
Щунк-
nия:х определяютс:я по параметрам двигате.ля.
10
YpaвиeiiИJf_ltOВ'l'JPOB реrуJiироваиив. по чaO'l'O're и вапр.аеSИJ) можно представить в· олЕЩJDЦем mще:
(14)
Связь мад7 приращениями токад
�
в скороств.dи.Jр ПQ11JЧаем исхоДJr из закона частотного peryJiиpoвaRИJl при
.f= coпst" :.
rде
К=�·
Iн()�
Pemu совмеО'l'во уравнеиu (12 - 1S),п
0лучм
и хар8К'fеристи- чес.кое уравнение свсте.мg:Быпи проведеmr исаnедованu на уотоЙЧИВОС'l'ь ·при РазJIИЧВВХ
�ао'!'отах
(50 rц
- 20rц)
.Экoпepимell'laJiьmte иoCJieJio:вaвu показми, что система обеспечивает поддержание поотоsиной IIOIЦВOC'l'B при устойЧивом реrуJiировании окороО'l'и асинхронного дввraтeJIJI при изменении частота' от 60 до 20
rц.
на рис. 6 предотавпена осПИ1JJIОГрамм9;, харак'rеризуuцие · перехоn о одной скороС'l'и на д.руrую при изменении момента.
Бwla
разра6от:ана иоВВJI система тиристорного эJiектроnривода постоянного тока мощностью 9 квт с паnуупраВnяемым трехФазным выпрямите.лем, цредназначенвая для закаточного агрегата IПИВНоrо производс'rва. Диапазон реrуJiиро:вания скорости системн I:бО.
РегуJiирование скорости двиrатеu ос)'ществляетоя в
Функции
скорос'rИ прорезинеиного корда и диаме'!'ра 6араСSана.
Управ1IJШЦИМ
э.лемеН'!'ом системы является 6ео.ко8'1'актиый смьсин. СтрУJ<туриав.
схема этой сис'l'еш nредс'l'амена на рис. 7.
Система подро�но 6ыпа исследована теоре'!'ически и экспери
ментально. Расч� переходных пропессов и анализ устоЙЧИВОСти
6ьtJI провед ев О ПОМОЩЬЮ ЭЦ:Ш . _
Авмиэ электромаrвитнwс переходmп процеооов· в оиотеме
"
трех
mазный- IIОJiууправляемый' выпрямитель -
.
двиrщепь" 6н.п проВЕЩеи при испо.льзовании метода разностных уравне�
2• Решениа ба- ли ПQЛуч.еВЪl ДJIЯ двух мучаев: без учета и о учетом угла комм.тrапии .
Без учета уrла коммутации период поморsе8ОО'1'И содержит д:ва подитер:вма. В
, .
этом мучае выражение для тоха :в моменm иомму- тации имеетследупций Цit:
2к
ct.
2/Г1-е-nт ;?У' -11_;тс�у
J[n]
=R
1.t-
ете�
2/t"У'
t-�С'
�.
. (17), ot- - уrо.л. задаваемый системой упра.ме- ния.
у .
- параметр нагрузки.При учете угла коммутации 6ыли ПQЛучевs зависимости yr.noв коw�vтации от значения токов в дискретные моментн времеви,что позвалило исключитъ значения углов ко�ации из разностных уравнений. Выражения ДЛЯ TOROB В ЭТОМ. CJiyчae
прmпrмаm CJIW
ЩИF mщ: .
J[nj
= 2хо�-3_ R2[i- l "i-r-2/ J /X-ff_ }�л J
+./_ �г.z-r2
LX-tf-)2n
:1(1.8)
ГДе
� .::1 ( oC.J Z) .
, Х - ИIЩУRТИВВОСТЬ ваrрузп.IIo уравнениям
(17 -
1�) возможнр расчитать Jiереходвые процессы при раэлиЧНIIХ вариантах изЕ.�енения таких параметров,как yr011 регулирования в диапазоне О �d � 'Jr
выход е преобразо:&qте.ля и т .д.
• э .д • с. на :вход е и
Были проведеНJr расчети на Э�J электромеханических переход- ных процессов систе /iЪI "вылрш: 1тель-двиrатель" заRаточного агре
гата. nри ·L. сировашшх значениях линейной скорости
корда (zr)
и12
и переме
иво
амомеВ'!'е инерции. Исспеауемая система описывается
следу.пцими
уравнеJmями:
rде
J. J �
-момеН'l'Ы инерции двигателя и 6ара6ана.
RD -на
чаль-. '1/В,) о ·
ный радиус, 'l
=�� , J; ,� ;о;целыmй
вес корда
и nро-мадки, о -
ши·ринакорда. �
� Лf1-сма натяжения корда и проitЛадки.
По пров�еииым
намашине расчетам 6ыл пацучен
закон .измененияугла регулироваюш:
�в режиме пуска, обеспечивающий ограничен- ное
значе
ниепускового тока:
(20)
на
рис
. 8пр
ед1ст
авJiеньrПQ11учеииые расчетнЫе
.кривые изменениятока, скорости в пuоцессе пvска при
измененииугла
о?с
ог
ласно
�авнению ( 20).
•ЛИТЕРАТУРА
I. 3 а в а
.п и
mи
в Д.А • • Ш у К а JI о в В.Ф. ВеНТИJIЬНЫе прео6разователи частоты для частотного реrvлиоования скооости асиихрошmх двигателей. Вестник
э.пектропрИМЬ1Ш11енности,
J6 6,!961.
2. С А Н д
Л Е Р
А.С
., С а р 6 а т ·о в Р.А. Прео6разоватеJIИ частоты ДJIЯупра.вJiения
асиюсронными двигателями. Изд-во"Энергия" , !966).
З. Х а с а е в О.И. Тоанзистооные поео6разователи напряжения и частота. ИЗд-во "
Нау
ка", I966.4. Э Ф е .н д и з а д е А.А., Л
и
ст
е н г а D т е в Б.А. Кметодике
расчет·а пер�ходных проnессов в �истеме "статический прео6разователь частоты-асинхроННil1i двигатель" .Изв.АН
СССР. "lнергетика
и транспорт1', Ji 5, I96?.5. К 1 а u 8 В '1 8 t r о D .:. Stora und Sp•nm,ngaverhilЬiaae ·
beia Dreh8troa-Drehstro� Uar1Chter ait Gle1chatroaswischea
kre1s. R!Z. 1966, Reft 8. ·
б. R
�
с z I.Dynшdc Behaviour o'l ID.verter Controlled Inchacti-on Motor8. !hlrd Congress I �А С., Sess1on 4, P�er 4В,
London. 19668
?. J. Ь r а h а а L., И е u а а n n х., Хор р • 1 • а а а.
iech8elr1chter � Drehzahlst/eurung von Xst1glauteraotoren,
� llitt. 54, D 1-2, 1964.
В. Ц ы n к
и
н Я.З. Теория линейных импульсных систем. "Физматгиз",
1963.
9.L
а w е r а оn P.J., S t ер h е nа. оn J.M. Rote оа Ia-: duct1on-Mach1ne Perforaance with а Var1aЬle .... Prequnq Вuppl7 •.
Proceed1ng the Insti�tion ot Вl.Engineer8,Power,Dec�1966.
!О. Э Ф е н д и з а д е А.А. Теория регулируемого асинхронного э.пектропоивода. Изд. АН Азербайджанской. ССР, Баку, I955.
II. К у р д ю к о в Ю. м. Реrу.пирование тирист
о
рного .. асинхронного электропривода при постоянной мощности. "За техничес
кий nporpecc", .i 7, !968.
БаRу.
I2. П о
с
с е А. В.Расчет переходных
пооцессов в системе "Выnрямитель-реактор-встречная
э.д .• с." Изв. АН СССР, "Энергетика и транспорт", Ji I, 1964.
-'
1
fleчd1'6 Р.tшеНU9 6rrJ'II<e
't; (п�
verыpex лpotvu 118/)§CIJI/fkO 3N(Jtle·
нuti cl 8, fi 9.� ш
{lf +11)
ЯI/Uk6
(331- N}
pveu-1<11.
'
1 1
Счетчик цик!Юб
-длfl
6tJiчuaлellliJI
момента
Nm0�: 4
г 1
.fl/eTiiUk
(/U/(J/ODрешениi/ dJJil
НIJJOЦUU 1/JMe/lt/(ФI ()p!fl-L__
h
�N,,u1x=
16. .
8b!l1Ul!Jft!lllle
при-8oii
qоети I-юgроdне��ия
( raнfJopT11U)1 nolJnpoгpoммu
,. B()i/
Bblflllf!}l:шue при·
1/Cf(!ТV Л-2(1ljрабне нuя
етонооргнаll
nodiJ,fJI1RP7Mf.IIQ 8611/U(//IeNue
л;ю1()(} lltlf!ГV Jll-гo
·qpol!leNUif
Рис. 1 Блок схема программы
вь,vие)lеюе
1
момен- то обигот2J1/! :1net�orь pe.Jf/ЛUТoro�
сорое alfeтttlii<D но 11!/ЛЬ .
· Ррогроммс
1
UJ-мененu.н n.
net�arь. Сброс
CttelilliiO но
Hlj./16 •
CraniJapri/CIJI t
llOOnp!JгjXIMt.·1Q
8tJittU(!Jlt!Jille llfJd·
�.
�ot/qgoтu
E-zo{jpddKt!IIVR
CraнtJaprNcJЯ J
notlnf'02pa:.?мo
8otl!lfCI!eнue л�р
-�
41)(} I{Ot!Тl/ r-го
ypt:�dнeнv.Jl
CritнuoprнoJI
l
лol7л,oo�иt.t�Q
t �
N i
1pl
UCUN 4
з 2 1
1 1Рис�
2Kpиll� зависимости
·з
Рис. g . Кри�ая
. э�висимости
м��� ('r) при А(=1
м�
=1 {r). nри Мс=-
1'[
..
16
s
Рис. 4 Jiexan:и�acr{иe характеристики
М;= 'f {s)
приЦ=
1длл
"О=
1 " . _'"')-71- о ' .1. ./{
Р.ьт.ll1Uoь,� 1
'v' t wф(Р) ltJUa
!Jri
Kr�.. 1 !б
L1
[/ф-1"'Ф-�(Д)\ 15
'i\ . .1ll".,,_l
Щ,у_,(р�f4 КФп lfЗ·
fJUФn·
<! V'�a (IJ}
tJMc / 1 /JUJp�...;;;;;;;;=-�
�</р V/ \Vta (р}
r. L1 М. 9рВ
1 1,1fиN17
Kuмn 112
dfзr
КJГ 111
�Уаел Каел 110
f ЛUф-2
1
ril
11 L---'---�--J
�
14
к 15
т-
л:Jа
К� лUтr
�?
9
8
IAlfю-21 J �[Jб
�-2 (P)r---1Wмv_2 {РJГ--
2- cupo6oif фll//ьr,o l-С З -Uh'oeprop
4- tJcuюffJOIIIIbtU !1/fe/trpa]бueoтt:ль б- Трсшсфорtrютоjl
тока? -Оотрямuте.ль.
8- MoгнurнotiJ !J�lUlUТe/lb 9- СеJ!Ожи6оющviJ фиJ!tнр 10- Дe;тurf!/16 напряжения
· U -8oooющuii еенеротор 12- Пересчетная схема eueтeмfJf
lJГifXlб}leнliЯ UllбefJTOpottf fЗ- ФvнkцuOнfQ!oii!Jtu
прео6ро.1обитель (4- M0211UTI/blii �lf/ТUТt:J16 ''-.C2f!aжuktющuu
фи.Р6тр
16- euareмo V11f1Ud/Тellllll tjгj!OМ j}el(I.J/llfXJtfoJ.I(.d!
lьtЛрямuтЩ�ем.
-rc. 5 Структурная: схема. ээ..мкнутой систем-сl 'J.втом:з..тического регулиров·ши.я ско?ости з.синх't)онного
двига.тел.R при посто.Rнно-й мошности но. вз.л·-
...
Рис. о
."' IV ·' -. • }",. •21,tS.
Осциллограммы частотного регулированиfl ск�рости асинхронного
двигателя nри
�
=consf
Q)
----
Тр1
1 тп
�Тр2 � ·в, Б!l те
82
1-�
CMIJ � 83
��
84
lp-1
-питоющиu тpoнct/Кptffntp
ТП
-тuристорныtl npea?p»oiJurl?JfЬ Д
-д6иготl:ль
Б
-бороо�и
бС
-оесkонтоkтиаif Cl1/IЬCUH
8,- 85- 6ьt ПfJJlмtJТe/IU
см у
-CljMMUptjiOщuif M02НUTJitJIU YCI//IUTe/lb те
-CTOOЦ'li.J3UP!JIOЩUV тронеформтор б!/
-O.J!O/( ynpoQ/Ieнu9
Тр -2
-CШ!06oii тронсфq9митор
д
�
б БС
Bs
?·с. 7 т туоная схема сиетемь тиристорного электропри-
so 1. ос оя:нзого ок_. э к точного а.грегата
n. f t.·
о. е. о е
f,Q Q9 4 о. в
10,?
1Цб 3
q) 0.5 2
qз 0.2l1
10,1
ol о O,f 0.7 qв· 0.9 (О f.f �� 1,3 1,4 f.5
·1,6 t?
'L. ис. 8 Кри.вые эависимости
i
=/ (t}
и 7J=f{f)
�
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА ПОСТОЯНСТВА АБСОЛЮТНОГО СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОnРИВОдА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ОТ
ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЯ
· Хамудханов .м.з • . - докто р технических наук,
Ка мало
:В
т. с.Муыинов
К.г.т
а
шкент
,СССР
nрофеооор,Узбекокий институт
· Э
н
е рг
етики
.и Автоматики.
- Научный сотрудник института
- Научный оот�удник·инотитута
Одной из ваЖНейших
nроблек те ориии практики
с овременного. . :
.автоматизированного . электроnривода является_ создание ч. астотно-
управляемых электроnриводов nере мениого
тока о.�оnользовзниек кор9ткозамкнутых асинхронных
двигат
елей
·(Ад). П
ра
ктич
е ск
�я реализация таких
элект роnриводов связ ано оразработкой
экономичныхи надежных в работе nреобразователей частоты и
оиоте:uы уnравления ими�
В связио
освоением nромышленностью силовых тиристоров nояв
илао
ъреальная воз
мо
жно
ст
ь созданиятаких
nреобразовзтелей.Из вс·его многообразия· суЩествующих в настоящее врекя nре
образователей частоты наибольший интерес nр�дставляют тиристор
вые nреобраэователи чаототы(ТПЧ) о явновыраженной цеnью nосто
янного тока,оостоящие из уnравляемого выnрямителя(В) и .автоном
ного инвертора
(АИ).
Несмотря на то, что существуют различные схемы ТПЧ и спо
собы автоматического уnр�вления наnряжения Ад nри совместной
работе с ТПЧ, в воnросах· детального исследования и реализации.
этих сnособов и в вопросах защиты системы от анормальных режи
мов имеет место значительное отставание.
в данной работе рассматривается разработанная авторами замкнутая система автоматического регулирования{САР)напряжения АД,обесnечивающая nостоянство абсолютного скольжения(
S
аоr )двигателя и защиты тиристоров ТПЧ от све'рхтоков.
Авто1\·ати ческое управление режимом Sarr�= const в системе ТПЧ-Ад мо:ет быть реализовано тремя замкнутыми контурами:чаото
ты, напря. ения и е .шести коr иутирующих конденсаторов АИ.
П. 1 достаточно� альнести частоты задающего генератора
22
возможно регулирование выходной частоты АИ производить по ра
зомкнутой цепи. Контур регулирования величины емкости (С) так
же можно осуществить по разомкнуто·и цеnи, если �зменение С рассматривать как возмущающее воздействие на контур регулиро- .вания наnряжения.
Напряжение nреобразователя регулируется по отклонению
Saac
от заданного постоянного значения в зависимости от частоты, нагрузки и величины коммутирующей емкости.Как Известно,а6солютное скольжение Ад выражается 60 .
4crc =-р-�-
n =Kf1
-n , (I)где
Р
- число пар nолюсо:в,�
- частота nитающего напряжения, n - скорость вращения ротора Ад.Из (I) следует, что для осущест:вления режима
�oc=·COn$t
необходимо поддерживать разность скорости вращающегося поля статора и скорости ротора АД постоянной. Но при этом для
практической реализации САР потребовались бы аналоговые из
мерительные устройства. Однако, измерение скорости ротора тахо �tетрическим способом дает ошибку порядка д:вух nроцентов, что соизмеримо со значением
$аос
• Поэтому нами использован дискретный метод измерения скорости.Формулу (I) перепишем :в �иде где
(2)
. (3)
- частота скорости :вращения ротора физически я:вляется разност
ной частотой полей статора и �отора Ад.
В случае изображения·
jatfc
по (2) измеряемые вели чиныft
�
в вид� импульсов напряжения п:вляются дискретными и они шен тех недостатков, которые свойственны непрерывным величин ам с �еле наз1ичия погрешностей в измерении •
. а рис.I приведена блок-схема замкнутой САР напряжения АД
осу 1ествленной по указанному принципу(2) и элементов защиты ти
ристоро:в от сверхтоков. Здесь С - сглаживающий дроссель;РМТ - реле 1. а с мального тока ;ФД -� отоэлектрический импудьсный датчик·;
СМВ, СУМ -соответственно системы управления В и АИ;ЗГ-эадающий
!'7:11ер ор; ВЧ -зыч татель частот
�
u�;
ПЧН -преобразователь час-тоты � в наnряжение
U0c;
ФС-фазосдвигающее устройство;
УН, УМ -СООТВеТСТВеННО УСИЛИТеЛИНаnряжения
И МОЩНО�ТИ·;СЭ�сравни
вающий злемент;
U3- задающее напряжение;
U3-эталонное наnря
жение; БФА1 , БФА2
-соответственно блок фQрмирователя иuпуль
сов А, и А2 ;
ЛЭ -логический элемент; БВ - бесконтактный вык
JШчатеJIЬ.
Ддя
получения сигнала скорости вращения ротора
Адразрабо
тав
Фд,который конструктивно выnолнен с учетом схеЫЬI
АИи чис
ла пар nолюсов
Ад.Измерение
�
можно осущест�ить двумя nутями - непосредственно на зажимах АД или с СУИ.С точки зрения удобства,точности и�uерения и уменьшения количества элементов устройств, nредnоч
тительнее
1;
брать с СУИ. При этом частота увеличивается в ntраз, где т может быть равным 6 или 3 в завИсимости от схемы !14.
В рассматриваемом слУчае могут быть два вар�анта получения
ft
,в зависимости от числа фаз ЗГ.
Если ЗГ выnолнен в однофаэно� исnолнении с последуЮщим де
лением частоты с nомощью пересчетного кольца, то
�
снимаетсяс выхода ЭГ. В случае же трехфазного ЗГ необходимо снимать
�
с выхода имиульсообразующего устро�ства с nомощью диодной сбор
ки.
На рис.2 nриведена разработанная нами электронная схема ВЧ и ПЧН. Частота
�
nосле усиления на ламnе Л6_ (6НIП) постуnает на Л7 (бЖ20П) - ВЧ, сюда же подается частотаft
с ЗГ. Для нормальной работы ВЧ необходимо чтобы длительность исnульса !1 была боль
ше длительности
Jfe
• �ыходная величина ВЧ fз после усиления на ламnе Л8 (6НIП) nреобр�зуется в неnрерывную величину И0спри nомощи ждущего мультивибратора Л9 (бНIП) и R1�цепочки. Далее на
nряжение Иос сравнивается с напряжением UJ и U3 • Разностное на
пряжение Ug усиJrивается усилителем напряжения Л10 ( 6Н2П) и уси
лителем·мощности Ли (6П7С). Анодной нагрузкой последнего являет
ся обмотка управления ОУ дросселя ДМ фаэосдвигэющего моста СУВ�
Система управления В и АИ. Мостовая схема nрео6разователя является одной из широко распространенных схем,при меняемых для выпрямления и инвертирования. Но система управления тиристорами указанных схем довольно сложна, поскольку сопряжена с необходи- . моетЪю получения двойных иunульсов,строгим согласованием чередо
вания импульсов при монтаУ.tе и наладке.
. Как показал анализ исследования мостовых схем В и АИ ,систе-
24
ыу управления ими можно намного упростить за счет уменьшения количества дублирующих импульсов управления.
На рис.3 и 4 приведены nринципиальные схемы СУВ и СУИ�1 В СУВ входят элементы фазосдвигающих, преобразующего однофазное напряжение в трехфазное и импульсаобразующих устройств. Для получения шести управляющих имnульсов симметричной мостовой схемы от трехфазного входа используются дифференцирующие трансформаторы (ТД).
Схема СУИ (рис.4) включает в себя ЗГ, пересчетное кольцо и формирователь управляющих импульсов.
Отличительной особенностью этих схем управления является то, что они выполнены с одними дублирующими иыпульсами. В схе
ме СУВ дублирующий импульс образуется одним диодом дf,включен
ным между каналами формирователя импульса. В схеме СУИ дублиру
ющий импульс образуется диодом д 2 аналогичным способом.
Такое построение схемы управления
Ви АИ в сочетании с предвключенным сопротивлением Rп(рис.3) дает уменьшение элемен
тов системы управления,· упрощает монтаж и наладку, понижает по
требляемую мощность системой управления,разгружает переход электрод-катод тиристоров В и
АИ.Сущность использования Rnзаключается в следующем. Одним из основных условий включения ТПЧ к сети является синфазная подача управляющих имnульсов на тиристоры В и АИ. При песоблюдении это
го условия в зависимости от соотношения частот управления _тирис
торами В и АИ появляется 11инерционность" иди 11мертвая зона". Ес
ли время инерционности при включении преодолевается автоматичес
ки самой системой, то для преодоления "мерт�ой зоны" необходимо менять частоту управления АИ или сдвигать по фазе управляющие· им
пульсы в.
Для устранения указанных явлений предлагается включать па
раллельно между В и АИ активное соnротивление Rn nеред ДС,с та
ким расчетом, чтобы Rn обеспечивал, независимо от момента нахож
дения управляющих импульсов АИ, ток равный току удержания тирис
торов.
Защита системы от сверхтоков. Основным видом нарушения нор
дальной работы АИ является его опрокидование, которое приводит к
режи у короткого замыкания в цепи постоянного TOJ\8 и создает не�
благоприятные условия для работы тиристоров В и АИ.
у ествую·ие .етоды защиты (плавкие анодные предохра нители,
короткозамыкатели и др.) обладают существенными недоотатками1•
Поэтому нами разработана бесконтактная защита ·т�ри·оторов от оверхтоков, nринципиальная схема которой приведена на рио.5 .
Принциn действия защиты основан на орэ.внении имnульса А�
о имnульсом А2 (рис .!). При оnрокидовании АИ ·ампульо А4 отсут
ствует и логический �лемент ЛЭ выдает сигнал А3 , который воз
действует на СУВ так, чтоб�· в�nрякленное напряжение не умень
шалось до нуля, _а nри этом оотавалооъ неко�орый фиксированный угол
«.�, обесnечивающий ток через. тиристоры В и АИ, по величи
не меньше, чек их ноuина�ьн�.И ток.
Для оо.здания
cl�.ваnогаемое nостоянное наnряжение в цепи СУВ состоит из -фиксированного
Urpи регулируемого
и�наnряже
ний . Эти наnряжения nодбираютоя т аким образ�к, чтобы при от
КJiючении
UJобеспечивалея требуемый 4· ,
·Для nолучения имnульса
Atисnользуется. импульсный траво
форматор (ТИ) (рио .4) . Во. е имnульсы о
ТИсобираютоя о щ>мощью.
диодной оборки (СД) и усиливаютоя на лампе
�f(6НIП)•Усиленный
.имnульс подается на ждущий -ыультивибратор.Л2_ (6НIП),о. которого
оним аетоя импульс нужной ширины и подается на ЛЭ -вторую сетку
Л5
(бЖ20П) . На первую сетку
л5поступает импульс А2 от входно
го трансформатора ТР4 СУИ через ждущий мультивибратор Л3(6НIП) и усилитель
Лч(6НIП) . При· отсутствии
Atлампа Л5 откроется Имnульсом
А2 n oпервой сетке и на выходе т ренеформатора
ТР2возникает сигнал
А3,включающий тиристор
Т,который своим то
ком отключит
u3 •Бесконтактный выКJiючатель наnряжения
u1выпол
нен на триоде типа
П202,через который проходит ток,обуоловлен
ный
u1 •Ток для открытия триода онимается о того
жеисточника
UJ
через соnро�ивление
R1 •Кроме ·того, в цеп
UJвключен нормально замкнутый конт � ор
К2,который отключается от РМТ (рис.I),пооледнее заЩищает. тиристоры В и
АИот nерегрузочных токов . Контакты
Ki вцепи Т и анодных напряжений лaun
л,- л5служат для возвраще�я схемы
висходное состояние.
Приводим необходимые для анализа устойчивости рассматри
ваемой системы основные уравнения ее элементов в линейном при
ближении . При этом примем nрактически допустимы� для таких систем допущени иl �-
Уравнение узла В-де при наличии у де противоавтоколеба
тельн