Как заставить вращаться двигатель

September 9, 2013 by admin Комментировать »

Изучение этого раздела не займет у читателя много времени, поскольку автор решил не заострять значительное внимание на общих теоретических вопросах законах построения силовой преобразовательной техники. Почему? Все очень просто: теории этих вопросов посвящено достаточно много книг и сайтов в сети Интернет. Поэтому, чтобы не повторять хорошо известные теоретические выкладки и формулы, адресуем читателя, например, к изданиям [1] и [2]. Здесь же мы расскажем в самом общем виде о процессах, протекающих в статических преобразователях, предназначенных для управления электродвигателями.

Ранее мы изучили силовые схемы трехфазных статических преобразователей и установили, что в состав таких преобразователей обязательно входит инвертор, построенный на основе трехфазного управляемого моста. Упростим для наглядности схему инвертора, заменив полупроводниковые элементы на ключи Kl…K6 (рис. 1.3.1).

Рис. 1.3.1. Схема инвертора на основе трехфазного ключевого моста

Ключевые элементы Kl…K6 подключают обмотки двигателя к выпрямленному сетевому напряжению Ua в соответствии с заданной диаграммой (рис. 1.3.2). Продолжительность работы каждого ключа составляет 0,5 периода коммутации, а алгоритм работы обеспечивает в каждый момент времени нахождение в проводящем состоянии од-

Рис. 1.3.2. Диаграмма работы инвертора в схеме с управляемым выпрямителем

ного ключа верхней группы и двух ключей нижней группы (либо одного ключа нижней группы и двух ключей — верхней). В этом случае в любой момент времени ток будет протекать по всем трем фазным обмоткам двигателя. Частота вращения двигателя здесь определяется частотой коммутации ключей Kl…K6, а величина выходного напряжения — режимом работы управляемого выпрямителя.

Главные недостатки описднного способа регулировки частоты вращения следующие: ступенчатая форма выходного напряжения статического преобразователя и низкий коэффициент мощности. Поэтому такой способ в настоящее время используется крайне редко, а основной метод регулировки на сегодняшний момент — это метод широтно-импульсного регулирования. Применение метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ) позволяет корректировать не только величину напряжения на выходе, но и форму напряжения (в среднем за период). Об этом методе мы и поговррим далее.

Обратимся к простейшей модели фазы электродвигателя, состоящей из активного сопротивления Rm, индуктивного сопротивления

статорной обмотки Lm и ЭДС статорной обмотки Ет. При питании от статического преобразователя к фазе прикладывается внешнее напряжение Um{ рис. 1.3.3).

Проведя элементарные математические операции, можно показать, что передаточная функция JVmQ?) обмотки электродвигателя может быть записана в следующем виде:

где

Тт — постоянная времени обмотки двигателя.

Вид передаточной функции двигателя в точности совпадает с видом передаточной функции фильтра низких частот. В случае, если частота переключения инвертора значительно выше частоты среза этого фильтра, модулируемое инвертором напряжение будет преобразовано в средний ток фазы, по виду совпадающий с законом модуляции. То есть, модуляция напряжения по синусоидальному закону будет преобразована обмоткой электродвигателя в ток, близкий к синусоидальному (рис. 1.3.4).

Рис. 1.3.4. Фильтрация тока фазы в режиме ШИМ

Как мы уже говорили ранее, ключевые элементы переключаются циклически таким образом, чтобы обеспечить сдвиг сигналов между фазами 120° друг относительно друга. Несущая частота ШИМ модуляции зависит от длительности срабатывания ключей, а средняя ампли-

Рис. 1.3.5. ШИМ-модуляция для различных частот преобразования

туда определяется отношением времени, в котором ключ находится в разомкнутом состоянии, ко времени, в продолжительности которого ключ заперт (рис. 1.3.5).

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты