Автор: Папа-Дмітрієв М., студент, Нікорюк М. С., доц.,к.т.н.; Есауленко В. О., проф.,к.т.н.
Источник: Вісник кафедри "Електротехніка" за підсумками наукової діяльності студентів. — Донецьк, ДонНТУ, 2012 — с. 90-91.
Для двигунів постійного струму з незалежним збудженням розроблені і добре апробовані часом ефективні системи керування. Але для двигунів постійного струму з послідовним збудженням практично відсутні обґрунтовані методи їх керування, не розроблені алгоритми формування керуючого впливу - напруги живлення на затисках двигунів у перехідних режимах. При розгляді цих режимів не враховуються вихрові струми, що мають суттєвий вплив на динаміку перехідних процесів.
На рис. 1 показана спрощена схема силової частини перспективного електроприводу системи підіймального агрегату бурової установки. Силова частина системи побудована по принципу Г-Д.
Рис. 1 - Схема включення силової частини привода підйома бурової лебідки
Динамічний режим роботи двигуна постійного струму з послідовним збудженням моделюється відомими рівняннями [1]:
де ів.т. - умовний вихровий струм; Rв.т. - опір короткозамкненої обмотки вихрових струмів; wв.т.- умовна кількість витків короткозамкненої обмотки вихрових струмів, ω - кутова швидкість, ія - струм якірного кола двигуна, Rяд. - опір якірного кола двигуна, Lяд. - сумарна індуктивність розсіювання якоря, wв - кількість витків обмотки збудження, М - момент двигуна, Мс - момент сили опору, J - момент інерції двигуна.
В роботі поставлена наступна задача: розробити принцип формування керуючого впливу - зміни напруги на затискачах двигуна, що забезпечуює швидкодію і мінімум часу на підйом чи спуск колони, при наступних обмеженнях: i≤Imax; u≤Umax.
Характер перехідного процесу зміни швидкості електродвигуна повинен бути без перерегулювання.
На рис. 2 приведений графік зміни напруги живлення, що забезпечує формування належного керуючого впливу. Проміжок часу 0≤t≤t1 де перший етап формування напруги на затискачах двигуна. На цьому етапі струм, потік, момент зростають від нуля до допустимих значень. Для підтримки найбільшої швидкодії (зростання струму, потоку, моменту) напруга на затискачах двигуна повинна бути максимальною u=U1, якщо миттєве значення струму не перевищує допустиме.
Проміжок часу t1≤t≤t2 напруга змінюється за лінійним законом, швидкість зміни якої визначається допустимим струмом.
Рис.2 - Графік зміни напруги на затискачах двигуна
На третьому етапі (t≥t3) напруга обмежена номінальним значенням u=Uн. Для апробації розробленого алгоритму було проведено моделювання перехідних процесів в електроприводі постійного струму послідовного збудження з двигуном МП-72, за допомогою комп’ютерного математичного пакету МаthСАD) 2001, в якому для рішення системи нелінійних рівнянь (1) використовувався метод Рунге-Кутти з фіксованим шагом (функція rkfixed(у0,t0,t1,М,D).
На рис. З надаються розраховані залежності у відносних одиницях струму (ТОК1), магнітного потоку (Р1), моменту (М1) двигуна від часу при пуску. Номінальні параметри двигуна: потужність Рн=80 кВт, напруга живлення u=Uн =220 В, струм Iн=405 А, кутова швидкість ωн=48.2 1/с, потік фн=0.0758 Вб, момент Mн=1661 Нм. Момент навантаження прийнятий рівним номінальному моменту двигуна, тобто Мс=1661 Нм.
Рис. З - Залежність струму, потоку та моменту двигуна від часу
Моделювання перехідного процесу (рис. 3) дозволяє стверджувати, що розроблений алгоритм формування керуючого впливу - зміни напруги на затискачах двигуна дозволяє: на першому етапі пуску забезпечити швидке зростання струму, потоку, моменту від нуля до допустимих значень, на другому етапі підтримку цих координат на заданому рівні.
1. Эсауленко В.А., Никорюк Н.С., Пурис А.И. Методика и алгоритм расчета переходных процессов в двигателе постоянного тока с последовательньм возбуждением. Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: КДПУ 3/2006 (38). Частина 2.-С.137-139.