Саратов, Саратовская область, Россия
Исследованы режимы работы сглаживающего дросселя в цепи двигателя постоянного тока (ДПТ) тиристорного электропривода. Приведены основные математические и графические зависимости изменения индуктивности Lc сглаживающего дросселя от угла управления и числа фаз тиристорного преобразователя (ТП). Рассмотрена ситуация малой скорости перемещения исполнительного механизма (ИМ) технологической машины (ТМ) и уменьшения зоны прерывистого тока (ЗПТ) якоря. Показано, что в этом случае для увеличения жёсткости механической характеристики ДПТ минимальное значение индуктивности сглаживающего дросселя (Lc) целесообразно определять при граничном угле управления агр, равном 50—60 эл. град. В этом случае состояние магнитопровода дросселя определяется ветвями частного предельного несимметричного гистере-зисного цикла, характеризующего электромагнитные процессы в магнитопроводе под воздействием однопо-лярных импульсов тока. Эффективность использования сердечника дросселя при этом определяется приращением индукции, т. е. разностью уровней остаточной индукции В(0) и индукции насыщения материала магнитопровода. Введение воздушного зазора (б) стабилизирует эквивалентную магнитную проницаемость сердечника. Её могут нарушить нагрев магнитопровода сглаживающего дросселя током якоря, температурные колебания окружающей среды и условия эксплуатации тиристорного электропривода. В случае минимальной индуктивности Lc сглаживающего дросселя (для граничного угла агр) снижается влияние факторов дестабилизации эквивалентной магнитной проницаемости сердечника (при наличии воздушного зазора б), исключаются ЗПТ. Это позволяет уменьшить электрические потери в силовом контуре системы ТП — ДПТ, а также формировать необходимую жёсткость механических характеристик ДПТ и равномерность движения ИМ ТМ в зонах малой частоты вращения якоря.
тиристорный электропривод, сглаживающий дроссель, угол управления, непрерывный ток, снижение потерь, коэффициент пульсаций.
Введение. Различные принципы преобразования электрической энергии находят применение в электромеханических системах (ЭМС) широкого назначения, в частности в структурах автоматизированного электропривода (АЭП) технологических машин (ТМ): промышленных роботов (ПР), металлорежущих станков и обрабатывающих модулей [1]. Важнейшее отличие управляемого АЭП — обеспечение программируемых технологических режимов работы ТМ, выполнимость требований к позиционированию исполнительного механизма (ИМ), включая и малые скорости его перемещения [2]. Традиционно тиристорный АЭП постоянного тока применяют в ТМ, где предусмотрено регулирование частоты вращения (перемещения ИМ), рабочего органа (РО) в широком диапазоне и с высоким быстродействием (при повышенной точности и равномерности его перемещения).Известно [3, 4, 5], что использование дополнительной индуктивности (сглаживающего дросселя Lc) в цепи двигателя постоянного тока (ДПТ) при питании от тиристорного (ТП) (или широтно-импульсного преобразователя (ШИП)) уменьшает зону прерывистых токов (ЗПТ) якоря, повышает линейность механических характеристик ДПТ, увеличивает диапазон регулирования скорости, способствует улучшению технических и энергетических показателей АЭП. Известно, что при малой индуктивности цепи якоря ДПТ и прерывистом токе создаётся неблагоприятный режим работы ДПТ, сопровождаемый дополнительными потерями электроэнергии, ухудшением коммутационных процессов в коллекторной цепи машины постоянного тока (МПТ) из-за превышения мак-
1. Лукинов, А. П. Проектирование мехатронных и робототехнических устройств : учеб. пособие / А. П. Лукинов. — Санкт-Петербург: Лань, 2012. — 608 с.
2. Карнаухов, Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы / Н. Ф. Карнаухов. — Ростов-на-Дону : Феникс, 2006. — 320 с.
3. Перельмутер, В. М. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока / В. М. Перельмутер, В. А. Сидоренко. — Москва : Энергоатомиздат, 1988. — 304 с.
4. Булгаков, А. А. Новая теория управляемых выпрямителей / А. А. Булгаков. — Москва : Наука, 1970. - 320 с.
5. Карнаухов, Н. Ф. О возможностях программного управления режимом динамического торможения двигателя постоянного тока при позиционировании промышленного робота / Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, А. В. Бондаренко // Информационное обеспечение и управление в мехатронных производственных системах : межвуз. сб. науч. ст. — Ростов-на-Дону, 1998. — С. 74-82.
6. Вдовин, С. С. Проектирование импульсных трансформаторов / С. С. Вдовин. — Ленинград : Энергоатом издат, 1991. — 148 с.
7. Схема питания электропривода со сглаживающим дросселем в цепи постоянного тока : патент 2224350 Рос. Федерация : Н02М1/14, Н02Р5/16, Н02Р7/29, B60L15/08 / Н. Ф. Карнаухов, Р. С. Мироненко, М. Н. Филимонов. — Заявл. 10.09.2003 ; опубл. 20.02.2004.
8. Тиристорные регулируемые электроприводы постоянного тока / Н. Н. Алексеева [и др.]. — Москва : Энергия, 1970. — 134 с.
9. Сидоров, И. Н. Индуктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры : справочник / И. Н. Сидоров, М. Ф. Биннатов, Л. Г. Шведова. — Москва : Радио и связь, 1992. — 228 с.
10. Поздняков, О. И. Электропривод промышленных роботов : учеб. пособие / О. И. Поздняков. — Москва : Изд-во МПИ, 1990. — 116 с.
11. Ерофеев, А. А. Теория автоматического управления : учебник для вузов/ А. А. Ерофеев. — 2-е изд., перераб. и доп. — Санкт-Петербург: Политехника, 2001. — 302 с.
12. Карнаухов, Н. Ф. Проблемы электромагнитной совместимости применения преобразовательных устройств / Н. Ф. Карнаухов, А. А. Линьков, А. Ю. Ястребов // Управление. Конкурентоспособность. Автоматизация : сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону : Изд-во ИУИ АП, 2004. — Вып. 3. — С. 8-12.
