Двигуном, керованим ееп з роздільними керованим 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 моментМ_д, який розвивається двигуном, дорівнює моменту навантаженняМ_н. При зміні швидкості обертання виникаєдинамічний 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 навантаженняМ_н, що надається робочою машиною, рівні. МоментМ_н, необхідний для функціонування робочої машини, залежить від механічних властивостей. Функціональна залежність

ω = f(М_н) називаєтьсямеханічною 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_ном і 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 замиканняМ_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 / dω.(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.