Изменение параметров цепи возбуждения электродвигателя постоянного тока при двухзонном регулировании

Аннотация

А. В. Светличный, Е. Ю. Балабанов, Р. А. Новоченко. Изменение параметров цепи возбуждения электродвигателя постоянного тока при двухзонном регулировании. Путем экспериментальных исследований установлено изменение индуктивности двигателя постоянного тока при регулировании скорости во второй зоне.

При анализе и синтезе электроприводов постоянного тока с двухзонным регулированием скорости обычно пренебрегают изменением индуктивности обмотки возбуждения двигателя, принимая ее постоянной. Вместе с тем при диапазонах регулирования ω_мак/ω_н = 1,5 и тем более ω_мак/ω_н = 2, значение индуктивности обмотки возбуждения, а соответственно и постоянная времени цепи возбуждения изменяются в широких пределах.

Индуктивность обмотки независимого возбуждения двигателя для расчетов приближенно определяется по формуле [1]:

где P_п – число пар полюсов;

W_в – число витков обмотки возбуждения на полюс;

I_в – номинальный ток возбуждения двигателя, А;

Ф_н – номинальный поток возбуждения двигателя, Вб;

δ_s = 1,15 – 1,25 – коэффициент рассеяния.

Для нахождения значения индуктивности обмотки возбуждения в любой точке характеристики построим график относительного значения индуктивности обмотки в функции относительного тока возбуждения. Для этого воспользуемся универсальной кривой намагничивания электродвигателя постоянного тока, представленной на рисунке 1 [2].

Определяя графическим методом значения производных в различных точках этой кривой можно получить зависимость изменения величины dФ/dI_в для различных значений относительного тока возбуждения I_в/I_вн.

Большим значениям dФ/dI_в соответствуют меньшие значения индуктивности и наоборот, поэтому график относительного изменения индуктивности имеет вид, представленный на рисунке 2.

Для получения различных диапазонов регулирования скорости выше номинальной требуется уменьшение тока возбуждения, приводящее к ослаблению потока, а соответственно к изменению индуктивности цепи возбуждения. В таблице 1 приведены соответствующие значения параметров для различных диапазонов регулирования скорости, полученные по графику рисунок 2.

Таблица 1. Изменение параметров цепи возбуждения при различных диапазонах регулирования скорости.

ω/ωн	Iв/Iвн	Lв/Lвн
1	1	1
1,25	0,63	0,35
1,5	0,47	0,26
0,75	0,38	0,23
2	0,31	0,19

Из полученных результатов следует, что при глубоком регулировании скорости во второй зоне значение постоянной времени обмотки возбуждения может быть в 4–5 раз меньше чем ее номинальное значение, найденное по формуле (1). Соответственно во столько же раз уменьшается постоянная времени цепи возбуждения Т_в, которая является исходной величиной для выбора праметров настройки регулятора тока возбуждения.

Для проверки теоретических расчетов был проведен эксперимент по определению постоянных времени обмотки возбуждения электродвигателя ПБС‑43 У4, мощностью 2,8 кВт, с номинальной скоростью вращения 1500 об/мин и максимальной скоростью 3750 об/мин.

Ток возбуждения ступенчато изменялся от ноля до половины номинального и затем, до номинального значения и записывался регистрирующим прибором. Диаграмма изменения тока представлена на рисунке 3.

На графике отмечены времена достижения током возбуждения 63 % нового установившегося значения, что соответствует постоянной времени обмотки возбуждения T_в при представлении ее апериодическим звеном с передаточной функцией

где R_в – активное сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

Так как активное сопротивление обмотки возбуждения при проведении эксперимента остается постоянным, то изменение времени переходных процессов связано с изменением значения ее индуктивности.

Полученные результаты подтверждают, что обмотка возбуждения при изменении тока представляет собой объект с переменными параметрами и это должно учитываться при синтезе регуляторов для получения детерминированных динамических показателей при различной глубине регулирования скорости во второй зоне.

Список использованной литературы

1. Кувшинов А. А. Теория электропривода: конспект лекций в 2 ч. / А. А. Кувшинов, Э. Л. Греков. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009. Ч.1, 2009. – 197 с.
2. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинянского. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 616 с.