Переходные процессы в системе РТП-ДПТ

Переходные процессы в системе «Реверсивный тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения» в общем случае относятся к классу электромеханических. В этом случае выходное напряжение преобразователя из-за его инерционности или вследствие специального формирования его входного сигнала управления является определенной функцией времени. Основной особенностью этих процессов являются широкие возможности по формированию переходных процессов, т.е. по получению заданных (оптимальных) законов изменения во времени тока, момента, скорости и угла поворота вала ДПТ. Достигается это регулированием в переходных процессах напряжения на якоре двигателя за счет соответствующего изменения ЭДС преобразователя.

Переходные процессы в данной системе при изменении ЭДС преобразователя во времени и не учете электромагнитной инерции якоря ДПТ описывается линейным дифференциальным уравнением (1.4).

(1.4)

где

Правая часть выражения (1.4) есть функция, определяемая изменением во времени ЭДС преобразователя . Отметим, что переходные процессы в системе РТП-ДПТ при изменении нагрузки на валу двигателя не рассматриваются.

Основная особенность переходных процессов в этой системе заключается в малой инерционности преобразователя. Это позволяет простыми средствами осуществлять формирование переходных процессов в электроприводе, т.е. обеспечивать требуемый характер изменения во времени скорости, тока и момента двигателя.

Формирование переходных процессов в системе осуществляется за счет соответствующего регулирования ЭДС преобразователя . Допустим, что скорость ДПТ в системе РТП - ДПТ (рис. 1.9) должна изменяться по графику, показанному на рис. 1.10, а. В соответствии с этим графиком двигатель в момент времени t =0 запускается, затем в момент t ₁ реверсируется, а в момент t ₂ тормозится. Для реализации этого графика скорости в момент t =0 скачкообразно подается задающий сигнал по скорости U _з.с., а в момент времени t ₂ этот сигнал снимается.

Если не предпринять специальных мер по формированию заданного графика скорости, то переходные процессы будут существенно отличаться от заданных из-за малой инерционности преобразователя, т.е. будут характеризоваться недопустимо большими бросками тока и момента.

Возможности формирования требуемого характера переходных процессов связаны со специфичным для системы РТП – ДПТ способом, использованием задающего устройства системы ЗИ (задатчик интенсивности, рис. 1.9). Назначение ЗИ состоит в том, чтобы преобразовать ступенчатый сигнал скорости U _з.с. в управляющий сигнал U _у, который изменяется по линейному закону во времени. Сигнал U _у поступая на вход преобразователя РТП, вызовет пропорциональное изменение его ЭДС (рис. 1.10,б) и соответствующее изменение скорости вращения двигателя, показанное на рис. 1.10,а.

Рассмотрим типовой переходный процесс при отсутствии нагрузки на валу двигателя.

Пуск ДПТ. При пуске двигателя график изменения во времени сигнала управления U _у(t), ЭДС преобразователя e _П(t) и скорости холостого хода ω₀(t) состоит из двух участков. На первом участке эти величины изменяются по линейному закону от нуля до установившегося (номинального) значения, а затем на втором участке пуска они остаются неизменными. Математически этот процесс для скорости холостого хода выражается следующим образом:

Рис. 1.9. Блок схема системы РТП - ДПТ

Рис. 1.10. Графики переходных процессов в системе РТП – ДПТ

а – график задания скорости;

б – изменение сигналов управления и ЭДС преобразователя

(1.5)

где – скорость холостого хода на верхней характеристике;

– время нарастания сигнала управления U _у с производной .

Зависимость показана на рис. 1.11 ломаной линией 1.

При пуске с нулевыми начальными условиями и М _с=0 (ω_0нач=ω_нач= =∆ω_с=0) выражение для скорости и момента для первого интервала времени приобретают вид:

Рис. 1.11. Пуск двигателя вхолостую в системе РТП-ДПТ

при использовании задатчика интенсивности

(1.6)

(1.7)

Зависимости ω(t) и M (t), соответствующие этим выражениям, изображены кривыми 2 и 3 на рис. 1.11. При t >3 T _М момент ДПТ становится практически постоянным, а скорость изменяется по линейному закону. Действительно, при этом выражения (1.6) и (1.7) приобретают вид:

(1.8)

(1.9)

Из (1.5) и (1.8) следует, что при t < t _П0 скорость двигателя меньше скорости холостого хода на , а отставание по времени равно механической постоянной времени T _M. Отметим, что кривая момента М (t) в другом масштабе отражает кривую тока i(t).

Торможение ДПТ. Торможение осуществляется за счет уменьшения ЭДС преобразователя и тем самым скорости идеального холостого хода на интервале времени по линейному закону:

, (1.10)

что соответствует линии 1 на рис.1.12.

Учитывая, что при торможении вхолостую ∆ω_с=0, ω_0нач=ω_нач=ω_0уст, из и получаем при замене следующие выражения:

(1.11)

(1.12)

которым соответствуют кривые 2 и 3 на рис. 1.12. Отметим, что и в этом случае при t >3 T _М сохраняются отмеченные выше интервалы Т _М между кривыми ω₀(t) и ω(t) по горизонтали и по вертикали. Вто-рой этап переходного процесса соответствует динамическому торможе-нию ДПТ, в то время как на первом этапе при имеет место ре-куперативное торможение. Изменение скорости вращения и момента на втором этапе соответствует механическому переходному процессу.

Рис. 1.12. Торможение двигателя вхолостую в системе РТП-ДПТ

при использовании задатчика интенсивности