Передачи переменно-переменного тока
Передачи переменно-переменного тока
При движении машины по пути с переменным сопротивлением в общём случае изменяют я одновременно частота тока, напряжение, подводимое к асинхронным двигателям, магнитный поток и сила тока в их обмотках. Водитель, управляя педалью, задает мощность теплового двигателя. При заданном положении педали величины, характеризующие режимы работы двигателей, должны изменяться автоматически. В приводе с двигателем АД и преобразователем ПЧПТ имеются два регулируемых параметра: сила тока возбуждения генератора частота тока на выходе инвертора. Соответственно этому помимо регулятора теплового двигателя в приводе предусматривается и система автоматического управления генератором (САУГ) и система управления преобразователем (САУПЧ). Эти системы выполняют следующие функции: 1) поддержание постоянной мощности теплового двигателя; 2) ограничение силы тока и напряжения генератора и преобразователя; 3) если тепловой двигатель работает с переменной скоростью, программное управление моментом сопротивления генератора в зависимости от частоты вращения по линии наибольшей экономичности; 4) управление режимом асинхронных двигателей по определенной программе, обеспечивающей работу их с наибольшим к. п. д.
Распределение этих функций между САУГ и САУПЧ может быть различным. Первые три функции могут выполняться так же, как и в приводе постоянного и переменно-постоянного тока системой управления генератора САУГ. В этом случае САУПЧ управляет режимом работы асинхронных двигателей. Возможно также выполнение первых трех функций в САУПЧ, тогда САУГ обеспечивает управление напряжением в зависимости от частоты по одной из программ (см. рис. 9.4). Управление режимом двигателя АД в АУПЧ может быть также различным. На рис. 9.5 приведена функциональная схема системы САУПЧ с программным управлением абсолютным скольжением. Характер зависимости абсолютного скольжения от частоты тока (рис. 9.5б) определяется характером изменения мощности и напряжения (например, для по казанной на рис. 9.4а зависимости (сплошные линии) момента М и напряжения Uм от частоты вращения абсолютное скольжение сохраняется постоянным при неизменном моменте, когда напряжение увеличивается пропорционально частоте. При таком же изменении напряжения, но при постоянной мощности момент и абсолютное скольжение уменьшаются. При сохранении постоянных величин мощности и напряжения абсолютное скольжение вновь увеличивается с ростом частоты тока.
В схеме САР с ПЧПТ, показанной на рис. 9.5, частотным датчиком ДР измеряется частота вращения ротора, пропорциональная скорости движения. Сигнал частоты вращения ротора подается к сумматору частоты СЧ. На него же от функционального преобразователя скольжения ФПС подаётся сигнал, формируемый по определённой для каждого типа двигателя зависимости β(f). Выходной сигнал сумматора, пропорциональный сумме частоты вращения ротора и абсолютного скольжения, т. е. требуемой частоты тока инвертора И, подается на вход системы управления преобразователем частоты. Ввиду малой величины абсолютного скольжения по сравнению с частотой тока измерение частоты вращения ротора должно быть очень точным. Измерение по напряжению тахогенератора такой точности не обеспечивает. Поэтому применяют импульсные датчики и частоту измеряют цифровыми устройствами по количеству импульсов. Преимуществом такой схемы является то, ЧТО частота каждого двигателя задается в зависимости от частоты вращения его ротора, и разность нагрузок отдельных двигателей не зависит от радиуса качения колеса, разности скоростей при повороте машины и т. д., а определяется только точностью измерения частоты вращения ротора и точностью задания скольжения. Недостатком является относительная сложность схемы, а так же необходимость иметь датчик на каждом двигателе. При такой схеме задающий генератор в системе САУПЧ не обязателен, так как требуемая для нее частота может быть получена от сумматора. При изменении мощности теплового двигателя для оптимального режима асинхронного двигателя может потребоваться изменение скольжения. В этом случае программа ФПС может изменяться посредством управляющего сигнала УС.
Более простой является схема (рис. 9.6), в которой частота тока задаётся в зависимости от напряжения, подводимого двигателю. Характер зависимости Uм(f) определяется функциональным преобразователем ФПЧ, на вход которого подается подается от датчика ДП напряжение переменного тока. Выходной сигнал преобразователя ФПЧ поступает в регулятор частоты РЧ и от последнего – к задающему генератору в систему управления преобразователем частоты.
Для поддержания постоянного момента и магнитного потока двигателя при малых скоростях (см. рис. 9.4) в качестве функционального преобразователя может быть использован дроссель, активное сопротивление которого мало по сравнению с индуктивным. В этом случае сила тока на выходе дросселя
Рекомендуемые материалы
,
где U—напряжение на выходе инвертора; R1 – суммарное активное электрическое сопротивление цепи дросселя; L1 — величина индуктивности дросселя.
При постоянной индуктивности дросселя величина выходного тока, который используется в качестве управляющего сигнала, приблизительно пропорциональна магнитному потоку. В регуляторе РЧ (см. рис. 9.6) этот сигнал сравнивается с задающим сигналом, и по отклонению регулирующего сигнала от задающего формируется выходной сигнал (поступающий на задающий генератор САУПЧ) такого направления, при котором изменение частоты тока приводит к устранению отклонения. Таким образом, изменением частоты тока поддерживается постоянным управляющий сигнал, т. е. заданное отношение напряжения к частоте или приблизительно постоянный магнитный поток. Влияние активного сопротивления заключается в том, что при частоте f=0 для поддержания заданной величины тока i1 требуется некоторое напряжение U0, что полезно для компенсации активного падения напряжения в двигателях при малых частотах и более точного поддержания магнитного потока.
Для поддержания постоянного напряжения в области высоких частот функциональный преобразователь должен подавать управляющий сигнал, пропорциональный напряжению. На вход РЧ подаются управляющие сигналы iу1 и iу2, пропорциональные магнитному потоку и напряжению соответственно. При одновременном действии обоих сигналов реализуется промежуточная программа управления Uм(f), близкая к 
Меняя управляющие сигналы, можно изменять программу Uм(f).
Если ко всем инверторам подводится одинаковое напряжение, что имеет место при неуправляемых выпрямителях, то задающий сигнал является общим для всех инверторов, и они работают с одинаковой выходной частотой тока. Это может привести к не равномерному распределению нагрузки. Выравнивание нагрузки возможно при индивидуальных управляемых выпрямителях, напряжение каждого из которых должно изменяться в зависимости от нагрузки или частоты вращения роторов. Однако это сильно усложняет систему управления. Более просто можно выровнять нагрузки, добавив узел выравнивания в системе САУПЧ. для этого предусматриваются датчики тока ТТI, ТТ2 каждого асинхронного двигателя и датчик общего тока ТТ, сигналы которых поступают в узел сравнения токов УТ.
Разность между средней (или максимальной) силой тока и силой тока данного двигателя поступает в САУ этого двигателя и изменяет выходной сигнал, т. е. частоту тока соответствующего двигателя, так, что устраняется отклонение нагрузки. Если требуется изменение программы (при изменении мощности теплового двигателя), задающий сигнал изменяется в зависимости от положения органа управления (педали) или от датчика скорости дизеля ДЧВ (см. рис. 9.1).
При использовании обоих вариантов САУПЧ для автоматического управления генератором можно применять те же системы управления, что и для привода постоянного тока, в частности схему с импульсным множительным устройством или схему с селективным узлом.
Электрическое торможение. При схеме тягового привода ПЧПТ, изображенной на рис. 9.7, передать энергию в режиме торможения от асинхронных двигателей к синхронному генератору и тепловому двигателю можно при реверсивных выпрямителях. Однако при этом существенно увеличивается число вентилей, и так как мощность, поглощаемая в тепловом двигателе обычного исполнения невелика, такое решение представляется нецелесообразным. Поэтому применяется реостатное торможение. Тормозные сопротивления могут быть включены в звено постоянного тока (рис. 9.8а) или в цепь каждого двигателя (рис. 9.8б). В первом случае можно применять общее сопротивление для всех двигателей и соответственно один контактор ДЛЯ его включения. Во втором – сопротивления и контакторы необходимы для каждой фазы двигателя. Недостатком второго варианта является также возможность неравномерной нагрузки фаз следствие производственных отклонений сопротивлений. Недостатком первого варианта является повышенная нагрузка вентилей обратного моста.
Режим работы преобразователя при втором варианте торможения мало изменяется по сравнению с тяговым режимом. для первого варианта он изменяется существенно. Активный ток, вырабатываемый асинхронным двигателем АД, протекает к тормозному противлению R через диоды обратного моста. Реактивный ток протекает через тиристоры.
Информация в лекции "Политика просвещенного абсолютизма" поможет Вам.
Схемы замещения, соответствующие возможным режимам работы преобразователя при торможении, представлены на рис. 9.9. В одном интервале (рис. 9.9а) фазы В и С двигателя питают активным током тормозное сопротивление R. В фазе А протекает реактивный ток, величина которого определяется суммой токов: тока протекающего от синхронного генератора через выпрямитель или от емкости фильтра С и части тока фазы В. При достаточно большом коэффициенте мощности фаза А может питаться только за счет обмена энергией между фазами без потребления ее от синхронного генератора. Если при очень низких коэффициентах мощности сила тока взаимного обмена фаз и от емкости (если она рассчитана только для сглаживания пульсаций) недостаточна для создания большого магнитного потока, то потребляется ток от синхронного генератора. Для начального возбуждения асинхронного двигателя в тормозном режиме, в особенности после выбега, когда двигатели были отключены, возбуждение от синхронного генератора необходимо. В другом интервале (рис. 9.9б) все тиристоры заперты, все фазы замкнуты на тормозные сопротивления и по ним циркулирует активный ток, поскольку в тормозном сопротивлении может рассеиваться только активная мощность. В тормозном режиме основную часть времени в проводящем состоянии находятся диоды обратного моста, а тиристоры отпираются на меньшую часть времени периода. Поэтому средняя нагрузка диодов за период возрастает в несколько раз по сравнению с нагрузкой в тяговом режиме, и они должны при проектировании преобразователя выбираться по тормозному режиму.
Система управления преобразователем частоты в тормозном режиме работает так же, как в тяговом режиме. Однако, поскольку длительность открытого состояния тиристоров может быть малой и его отпирание происходит в конце импульса управления. длительность управляющего импульса 120 эл. град. может оказаться недостаточной и должна быть увеличена до 150 эл. град.
Система управления САУПЧ также может быть использована и в тормозном режиме, но необходимо изменить знак скольжения, что в схеме, изображенной на рис. 9.5а, может быть выполнено реверсированием сигнала ФПС, а в схеме, показанной на рис. 9.6, изменением задающего сигнала. Кроме того, задающие сигналы должны подаваться от органа управления тормозным режимом (тормозной педали). Необходимость в работе САУГ, подобной тяговому режиму, в тормозном режиме отпадает, так как дизель при этом работает в режиме, близком к холостому ходу. Необходимо лишь предусмотреть возможность начального возбуждения двигателя АД и устранить или, по крайней мере, уменьшить питание тормозных сопротивлений активным током синхронного генератора так как это вызовет излишний расход топлива при тормозном режиме.
Схемы САР тяговых приводов с НПЧ для питания асинхронных, синхронных и вентильных двигателей в достаточном объёме рассматриваются в дисциплине «Импульсные системы управления транспортными средствами» и поэтому здесь не приводятся.
