Випрямлячем і інвертором

Для формування команд керування та розподілу їх за відповідними фазами силових елементів випрямляча (підсилювача потужності УМ_в) і силових елементів інвертора (підсилювача потужності УМ_и) використовується формувач керуючих сигналів ФУС1 з комутатором Ком1 і формувач керуючих сигналів ФУС2 з комутатором Ком2. Для роздільного керування напругою й частотою використовуються пристрої, що задають (Зду1 і Зду2).

Напруга керованого випрямляча регулюється як у випрямному, так і в інверторному режимах. У першому випадку двигун М працює в режимі руху, у другому випадку – у режимі рекуперативного гальмування.

Інвертор виконується за різними схемами, зокрема за схемою паралельного інвертора напруги з діодами реактивного струму й автотрансформаторною комутацією (або із двообмоточними комутуючими дроселями).

20.5. Рівняння руху та механічна характеристика
електропривода

Рух електропривода визначається силами та моментами, що діють у його механічній частині. В автосервісних системах основним режимом роботи електродвигуна привода є руховий. При цьому момент опору на валу М _н(момент навантаження) має гальмуючий характер стосовно руху ротора й діє назустріч моменту двигуна М_д. Якщо в процесі роботи електропривода швидкість обертання вала постійна, то момент М _д, який розвивається двигуном, дорівнює
моменту навантаження М _н. При зміні швидкості обертання виникає динамічний момент М _дин. У цьому випадку можна записати рівняння

М _дин = М _д– М _н,(20.12)

яке називається основним рівнянням руху електропривода.

Динамічний момент визначається кінетичною енергією мас механізму, які рухаються. Потужність, яку обертові маси одержують при прискоренні електропривода або віддають при гальмуванні, визначається виразом

, (20.11)

де J – момент інерції;

ω – кутова швидкість.

Використовуючи наведений вираз, динамічний момент можна визначати як

.

В загальному випадку рівняння руху електропривода можна представити у вигляді

. (20.12)

З виразу (20.12) видно, що можливі три режими роботи електропривода: М _д > М _н– режим прискорення; М _д = М _н – сталий режим; M _д < M _н–режим уповільнення.

Основне призначення електродвигуна – перетворення електричної енергії в механічну. Ця енергія передається через вал двигуна робочому органу робочої машини або механізму. При сталій швидкості руху момент, створюваний електродвигуном М _д, і момент опору навантаження М _н, що надається робочою машиною, рівні. Момент М _н, необхідний для функціонування робочої машини, залежить від механічних властивостей. Функціональна залежність

ω = f (М _н) називається механічною характеристикою робочої машини, яка може бути представлена аналітично або графічно в системі координат (ω – М).

У свою чергу момент двигуна, що створюється взаємодією магнітного потоку й струму в його обмотках, як правило, зі зміною значення швидкості ротора або якоря міняється. Ця зміна відображається механічною характеристикою двигуна ω = f (М _д), яка будується в тій же системі координат (ω – М).

Механічні характеристики двигунів підрозділяються на природні та штучні. Під природною характеристикою розуміється характеристика, при підключенні двигуна до електричної мережі, що відповідає номінальній напрузі, без додаткових опорів у ланцюгах статора, ротора або якоря. При цьому частота живильної мережі для двигунів змінного струму повинна бути дорівнювати номінальній частоті двигуна. На природній характеристиці розташовуються точка з номінальними (паспортними) даними двигуна М _номі ω_ном.

Характеристики, які одержують при зміні якого-небудь параметра двигуна (напруги живлення, частоти, магнітного потоку збудження, опору силового ланцюга), називаються штучними. Штучні механічні характеристики необхідні для плавного пуску й гальмування двигунів, досягнення різних швидкостей у сталих режимах.

Основними величинами, які визначають механічну характеристику двигуна, є:

§ початковий пусковий момент М _пуск(або момент короткого замикання М_к, що розвивається двигуном при швидкості, рівної нулю);

§ найбільший момент М _max, який здатний розвити двигун;

§ швидкість ідеального холостого ходу ω₀, яку двигун здатний розвити в ідеальному випадку при повній відсутності моменту опору (статичного моменту) і електромагнітному моменті, рівному нулю.

Ступінь зміни моменту зі зміною швидкості є різною. Величина, яка характеризує цю зміну, називається жорсткістю механічної характеристики

β = dM / d ω. (20.13)

Залежно від ступеня жорсткості механічні характеристики підрозділяються на три види:

1) абсолютно жорстка механічна характеристика, при якій кутова швидкість двигуна залишається незмінною при зміні обертаючого моменту (характеристика синхронних двигунів);

2) жорстка механічна характеристика, при якій кутова швидкість змінюється незначно при зміні обертаючого моменту;

3) м’яка механічна характеристика, при якій кутова швидкість двигуна змінюється суттєво при зміні обертаючого моменту.

Для дослідження руху електропривода іноді використовують результуючу механічну характеристику, яка представляє собою суму механічних характеристик двигуна й механізму. Жорсткість такої характеристики при різних кутових швидкостях теж різна.