Экспериментальное исследование основных характеристик электромашинного усилителя с управляемым полупроводниковым коммутатором

Том 212

1971

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ КОММУТАТОРОМ

Ш. С. Ройз, Б. Е. Трофименко, А. И. Скороспешкин

(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин

и общей электротехники)

По схеме, предложенной авторами в [1], был изготовлен опытный образец усилителя регулируемой частоты (в контактном исполнении) с УПК на входе.

Электромашинная часть ЭМУ-РЧ выполнена в однокорпусном исполнении на базе серийного усилителя ЭМУ-12А.

Обмотки управления, выходная и роторная, выполнены с числом пар полюсов, равным 4. Скорость первичного двигателя (асинхронного) составляет 2980 об/мин.

В цепь статора и ротора включены конденсаторы постоянной емкости (Сс = 7 мкф, Ср= 10 мкф). С увеличением выходной частоты увеличивается ток через емкости в цепи статора, ток же через емкости в цепи ротор а уменьшается, с уменьшением частоты — наоборот. Таким образом, емкостный ток, оставаясь приблизительно постоянным во всем частотном диапазоне, являясь подмагничивающим, снижает требуемую мощность на входе УПК, т. е. повышает коэффициент усиления ЭМУ-РЧ.

Одновременно подключение емкостей на роторной и статорной обмотках снижает коммутационные перенапряжения на транзисторных ячейках УПК (на 30%) и значительно улучшает форму тока и напряжения на выходе ЭМУ-РЧ.

УПК выполнен по схеме [2] с незначительными изменениям!!. Число фаз обмотки управления и ячеек УПК равно 6.

Целью данных исследований является экспериментальное снятие основных характеристик изготовленного ЭМУ-РЧ: внешней, частотной, коэффициента усиления, быстродействия и его к.п.д.

В качестве нагрузки усилителя использовались активная нагрузка и высокоскоростной двигатель ДАТ-600.

На рис. 1 приведены типичные частотные характеристики ЭМУ-РЧ при активной нагрузке 1ц = const (кривая а) и при работе на двигатель /

М = const (кривая б). Кривые а, б рис. 1 показывают, что ЭМУ-РЧ без дополнительных устройств имеет изменение выходного напряжения, при »

Ку 6 и&ых Г 0

150

! г ^ 5

100 г г—----------^

\ /

50 ; 6

\/

< /вых(гц]

О 30 60 90 120 150 ¡30

Рас. 1.

Рис. 1. Зависимость выходного напряжения, к. п. д.

ЭМУ-РЧ от выходной частоты, кривая (а) при активной нагрузке 1н=1а; — кривая (б) при двигательной нагрузке М=5 кгсм

изменении выходной частоты обеспечивающего основной закон частотного регулирования.

На рис. 2 приведены внешние характеристики иЕых=-{(1н, М) при иу = сопз1 при активной нагрузке (а, б, в) и двигательной (г, д). ЭМУ-РЧ имеет достаточно жесткие характеристики (15—25% при 1Н = 0—1а) на всем рабочем частотном диапазоне. Получение более жестких внешних характеристик связано с увеличением ампервитков подмагничивающей обмотки.

На рис. 1 кривая в показывает характер изменения коэффициента усиления во всем частотном диапазоне ЭМУ-РЧ. В диапазоне 30—170 гц коэффициент усиления достигает 15—60.

Провал характеристики Ку = Г^вых) на средних частотах рабочего диапазона обусловлен отсутствием эффективного действия присоединенных емкостей статора и ротора на данных частотах.

Быстродействие ЭМУ-РЧ можно определить из приведенных осциллограмм на рис. 3, 4. При ступенчатом изменении напряжения управления (рис. 3) время установления выходного напряжения от 7% до IIк составляет »15 мксек (с точностью 10%). Рис. 4, а и б показывает, что ЭМУ-РЧ можно рассматривать как практически безынерционное звено при определении быстродействия установления выходной частоты при

19Э

6 200

ЮО

50

V 02 Ок 0,6 08 10 1н [о]

Рас г

Рис. 2. Внешние характеристики ЭМУ-РЧ. а, б, в — активная нагрузка, г, д—двигательная нагрузка

ступенчатом ее изменении. На рис. 4, а показано изменение выходной частоты с 140 на 70 гц и на рис. 4, б осциллограмма при обратном переключении частоты.

Коэффициент полезного действия ЭМУ-РЧ, определяемый при номинальной нагрузке в рабочем диапазоне частот, составляет не ниже 0,35—0,55.

Таким образом, испытания образца показали, что ЭМУ-РЧ, обладая полученными данными, может быть использован в качестве источника переменного тока регулируемой частоты в автоматизированном электроприводе. Исследование образца продолжается.

Рис. 3. Осциллограмма переходного процесса при переключении напряжения управления.

20 нсек

АагАу/

Рис. 4. Осциллограмма переходного процесса при переключении выходной частоты ЭМУ-РЧ

ЛИТЕРАТУРА

1. Ш. С. Рой:з, Б. Е. Трофименко, А. И. Скороспешкин и др. Электромашинный усилитель с управляемым полупроводниковым коммутатором. Известия ТПИ, т. 212, 1969.

2. Б. Е. Трофименко, А. И. Скороспешкин. Управляемый полупроводниковый коммутатор с разрезной обмоткой управления. Известия ТПИ, т. 189. 1969.