Электрические схемы вентильных электродвигателей можно подразделить на схемы с разомкнутой и схемы с замкнутой обмоткой якоря /88, 101/. Ряд схем силовой части вентильных электроприводов представлен на рис. 11.4, 11.5, 11.8, 11.9.
ПУ - преобразующее устройство, вырабатывающее сигналы для управления транзисторами. Преобразующее устройство представляет собой усилитель-выпрямитель или усилитель ограничитель, которые формируют однополярные или двуполярные импульсы
прямоугольной формы для управления полупроводниковыми ключами.
Такую схему имеет бесконтактный моментный электропривод с вентильным электродвигателем типа ДБМ с синусоидальной позиционной модуляцией питающего фазы напряжения.
Благодаря мостовой схеме включения транзисторов имеется возможность управлять направлением тока в фазах, а также смещать эти токи по фазе на угол . Дроссель выполняет роль сфазированной вольтодобавки /35/. Суммируясь с напряжением питания, напряжения вольтодобавки, возникающие как ЭДС и обеспечивают питание секций якорной обмотки напряжениями, совпадающими по форме с ЭДС якорных обмоток. Следствием этого является отсутствие пульсаций токов , фаз обмотки статора и высокий КПД двигателя. На рис.11.6 представлена зависимость электромагнитного КПД вентильного электродвигателя при различных частотах вращения для схемы питания с дросселем (вольтодобавкой) и без него (кривая 2). Эффективность вольтодобавки очевидна. Электромагнитный КПД учитывает только потери в обмотке якоря.
|
|
В точке идеального холостого хода электромагнитный КПД равен нулю. Следует отметить, что включение вольтодобавочного дросселя уменьшает пульсации момента вращения.
В качестве управляющего воздействия для вентильных электродвигателей, так же как и для двигателей постоянного тока, используют изменение напряжения питания фаз. Однако меняют не
амплитуду напряжения, а применяют импульсные способы управления, при которых коммутатор дополнительно выполняет функции силового регулирующего органа. Технически наиболее просто реализуется широтно-импульсные способы управления, когда частота управляющих импульсов значительно превышает частоту коммутации фаз от ДПР. Широтно-импульсная модуляция позволяет получить квазисинусоидальные токи (см. рис. 11.7) и вращающееся магнитное поле.
Наилучшие результаты (повышение КПД и коэффициента использования) имеем при позиционной модуляции фазных напряжений по синусоидальному закону /35/.Принцип позиционной модуляции использован в системе питания обмоток электродвигателя ДСДА-40-6.
|
|
Схема с последовательным соединением фаз представлена на рис. 11.8. Диаграмма токов в фазах и диаграмма формирования магнитодвижущих сил аналогичны представленным на рис. 6.18. Очевидно, что при импульсном питании фаз поле статора вращается дискретно - вектор МДС занимает шесть положений за один оборот. Для снижения пульсаций вращающегося момента и улучшения плавности вращения ротора применяют и широтно-импульсную модуляцию токов фаз. Такая схема широко используется в последнее время для ряда электроприводов, например, для электропривода ПРБ-1 и ПРБ-2 с электродвигателем типа ДСТ
Схема силовой части электропривода ЭПБ - 1 с электродвигателем типа ДВУ представлена на рис.11.9.
Ключи Кл.1 и Кл.2 выполняют две функции:
- обеспечивают режим коммутации тока тиристоров на малой частоте вращения ввиду невозможности самостоятельной коммутации (прерывания тока);
- обеспечивают поддержание в режиме широтно-импульсного модулирования (с частотой 1-2 кГц) заданной величины тока через обмотки электродвигателя, то есть участвуют в регулировании значения тока.
На рисунке:
- ПУ - предварительный усилитель,
- М - модулятор,
- ГОН - генератор опорных напряжений,
- СКВТ - бесконтактный синусо-косинусный вращающийся трансформатор, являющийся датчиком положения ротора,
- ФЧВ - физочувствительный выпрямитель (демодулятор),
- УМ1, УМ2 - усилители мощности,
- СТГ - синхронный тахогенератор,
- ДУ - датчик угла,
- ОУ - объект управления,
- ВД - вентильный электродвигатель.
При размыкании транзисторами Кл.1 и Кл.2 цепи питания обмотки статора ток, протекавший по цепи двух фазных обмоток, замыкается через два диода трехфазного вентильного моста возврата энергии (МВЭ) и осуществляет возврат реактивной энергии источнику питания, Тиристорный коммутатор обесточивается шесть раз каждый период. Можно отключать только один ключ (см. п.6.4).
Диаграммы напряжений в элементах электропривода типа ДБМ представлены на рис. 11.11.
Разности напряжений поступают на усилители мощности УМ1 и УМ2, а затем на фазы обмотки статора. В тех случаях, когда требуется большая мощность, схему питания (рис.11.10) усложняют, вводя вместо усилителей мощности широтно-импульсные модуляторы, управляющие транзисторами схемы с параллельным включением фаз к источнику постоянного тока, рис.11.5. При этом получается система управления питающим напряжением с синусоидальной модуляцией. Модулированные напряжения фаз имеют вид, показанный на рис.11.7.