NAPĘD

ELEKTRYCZNY

Teresa Orłowska-Kowalska,

prof. dr hab. inż.

Zakład Napędów Elektrycznych

http://zne.imne.pwr.wroc.pl

godz. konsultacji: wt.11-13,

czw.11-13

WYKŁAD 8

Silnik szeregowy prądu

stałego

ze sterowaniem

impulsowym

Sterowanie napięciowe -

przekształtniki impulsowe

Regulacja średniej wartości napięcia na

zaciskach twornika -cykliczne załączanie i

wyłączanie napięcia o stałej wartości -

tyrystorowe lub tranzystorowe impulsowe

sterowniki napięcia (impulsatory, przerywacze,

czopery).

Stosuje się:
- zmianę szerokości impulsów przy stałej

częstotliwości impulsowania f,

- zmianę częstotliwości impulsowania przy

stałej szerokości impulsów

- zmianę częstotliwości impulsowania przy

jednoczesnej zmianie częstotliwości

impulsowania i szerokości impulsów.

Amplituda napięcia jest stała i równa napięciu

zasilającemu.

Przekształtniki impulsowe

Średnia wartość napięcia wyjściowego:

(1)

gdzie:
– okres impulsowania,
– względny czas załączenia ( wsp.

wypełnienia).

 

,

1

max

max

1

0

śr

U

U

T

t

dt

t

U

T

U

i

T

i

i











f

T

i

/

1



i

T

t /

1





Przekształtniki impulsowe

Zakres zmian wypełnienia impulsów, a tym

samym zakres zmian napięcia wyjściowego,

wynosi:

0 



 1,

0  U

śr

 U

max

.

Regulacja impulsowa napięcia na zaciskach

silnika wykazuje wiele zalet w porównaniu z

metodami tradycyjnymi:

 umożliwia realizację bezstopniowego rozruchu,

regulację prędkości kątowej, hamowania oraz

pracy nawrotnej silnika,

 powoduje zmniejszenie energochłonności

układu napędowego w wyniku eliminacji strat

podczas rozruchu i regulacji prędkości

kątowej,

 umożliwia realizację zamkniętych układów

regulacji,

 sterowniki impulsowe mają niewielkie wymiary

i ciężar.

Układy połączeń sterowników z SSz

a- układ do

regulacji
prędkości od 0
do



N

b- układ do

hamowania dyn.

z płynną regul. i

t

w wyniku

zmiany wartości

R modulowanej,

(a więc

momentu

hamującego)

c- układ do

hamowania z

częściowym

zwrotem energii
do sieci.

a)

1

A

2

B

1

D

2

D

U

M

0

D

ST

M

ST

R

U

M

0

D

ST

b)

c)

1

A

2

B

1

D

2

D

1

A

2

B

1

D

2

D

Przebieg napięcia i prądu SSz

zasilanego

ze sterownika impulsowego

Przebiegi prądowe

rozpatruje się dla
dwóch stanów pracy
sterownika:

 dla stanu załączenia

sterownika: 0  t  t

1

,

 dla stanu wyłączenia

sterownika: t

1

 t  T.

gdzie:





,

1

1

e

T

t

n

n

e

I

I

I

i













,

2

2

m

T

t

m

I

e

I

I

i

e













K

c

R

Φ

c

U

I

e

t

e

n







0





K

c

R

Φ

c

I

e

t

e

m





0

Przekształtniki impulsowe

Z zależności tych można określić:
• średnią wartość prądu

• skuteczną wartość prądu

• moment

• prędkość kątową silnika:

gdzie: - aproksymacja

nieliniowej ch-ki

magnesowania





,

1

2

1

śr

t

I

t

I

T

I

m

n

i







 



,

1

2

2

2

sk

I

I

I

I

T

T

I

I

m

n

e

n













,

2

sk

śr

0

śr

KI

I

Φ

c

M

e









.

śr

0

śr

I

K

Φ

c

R

I

U

e











,

0

Ki

Φ

Φ





Przekształtniki impulsowe

W praktycznych układach sterowników impulsowych

przeznaczonych do zasilania silników szeregowych można

wyróżnić dwa podstawowe rozwiązania:

 sterowniki impulsowe prądu stałego z zastosowaniem

tyrystorów mocy;

 sterowniki impulsowe wykonane z zastosowaniem

tranzystorów mocy.

Okres impulsowania w sterownikach tyrystorowych <

1000 Hz. Stosunkowo niska częstotliwość impulsowania

powoduje, że w sterownikach tyrystorowych stosowane są

dodatkowe dławiki w obwodzie twornika silnika, aby

utrzymać ciągłość prądu i ograniczyć pulsację.

W sterownikach impulsowych dużej mocy, przeznaczonych

do napędów trakcyjnych, stosowane są obecnie układy z

tyrystorami GTO.

SSz prądu stałego pracują bardzo często w napędach

trakcyjnych – ze względów bezpieczeństwa – wymagane

jest hamowanie dynamiczne. Hamowanie to może być

łatwo zrealizowane w układach tranzystorowych

sterowników napięcia (schemat b)

WYKŁAD 8

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

- czas na

odpoczyne

k....