2tom208

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 418

Sterowanie amplitudowe (rys. 5.147) polega na zmianie amplitudy napięcia sterowania przy stałym napięciu wzbudzenia, przy czym uzwojenie wzbudzenia i sterowania jest zasilane z sieci dwufazowej symetrycznej (przesunięcie fazowe napięć /j = tt/2).

Dla uzwojenia symetrycznego (oba pasma identyczne)

= ±j xU/    (5.176)

przy czym a = UJU_f— współczynnik sygnału, a w przypadku uzwojenia niesymetrycznego

JZ„=±j <*_tLŁ}    (5.177)

przy czym: a_e = n_sfx — efektywny współczynnik sygnału; n_sf = N_fK_f/N_stk_ws; U'_f = U_f/n_sf — napięcie wzbudzenia przeliczone na stronę sterowania, gdzie N_{i N_sr — liczba zwojów uzwojenia wzbudzenia i uzwojenia sterującego.

Przy zmianie ot_e od 1 do 0 przechodzi się od pola wirującego kołowego przez eliptyczne do oscylacyjnego, tym samym sterując prędkość kątową wirnika.

Sterowanie fazowe (rys. 5.148) polega na zmianie fazy napięcia sterowania względem napięcia wzbudzenia, przy czym ich amplitudy pozostają stałe. Sygnałem sterującym jest kąt przesunięcia fazowego /?; przy fi zmieniającym się od ±tt/2 do 0 pole przechodzi od kołowego przez eliptyczne do oscylacyjnego.

W odróżnieniu od sterowania amplitudowego prąd w uzwojeniu sterującym płynie nawet przy sygnale równym zeru. Związek między napięciami przyjmuje postać

= t/j-(cos)S+jsin/?)    (5.178)

Napięcie sterowania, jak to wynika z powyższego wzoru, ma dwie składowe. Składowa ijCjsin fi jest przesunięta względem napięcia wzbudzenia o rt/2 i współdziałając z. nim bierze udział w wytwarzaniu momentu elektromagnetycznego. Czynnik sin fi spełnia więc rolę podobną do y._e przy sterowaniu amplitudowym. Druga składowa Ujcosfl jest w fazie z napięciem sterowania i powoduje zwiększenie strat, podobnie jak pole przeciwbieżne przy sterowaniu amplitudowym.

u~

Rys. 5.148. Schemat układu połączeń silnika wykonawczego przy sterowaniu fazowym

f/~

Rys. 5.149. Schemat układu połączeń silnika wykonawczego przy sterowaniu amplitudowo-fazowym R_p — rezystor potencjometryczny

Sterowanie amplitudowo-fazowe (rys. 5.149) polega, w ogólnym przypadku, na jednoczesnej ciągłej zmianie kąta [i i amplitudy napięcia sterowania, czyli

£„ = tt.Uje^±lf    (5.179)

W praktyce, ze względu na prostotę i taniość, sterowanie to sprowadza się do włączenia w obwód wzbudzenia kondensatora zapewniającego przesunięcie fazowe między D'_s,i U/< a do obwodu sterowania — potencjometru umożliwiającego zmianę amplitudy napięcia sterowania. Wtedy za jednostkę odniesienia wygodniej jest przyjąć napięcie sieci ednofazowej U, a nie napięcie U_f, gdyż ze zmianą napięcia sterowania (zmiany prędkości) l_ub ze zmianą obciążenia zmieniają się prądy pasmowe. Zmieniają się więc i napięcia na kondensatorze i uzwojeniu wzbudzenia oraz ich przesunięcie fazowe względem napięcia sieci. Związki między napięciami przyjmują postać

(5.180)

CL, = oL_ejf\ U. = U.J+U.C

przy czym U' = U/n_s/ — przeliczone napięcie sieci w przypadku pasm niesymetrycznych. Kondensator w obwodzie wzbudzenia jest najczęściej dobrany tak, aby w stanie zwarcia (zahamowania) zapewniał pole kołowe.

Oprócz wymienionych sposobów znajdują sporadycznie zastosowanie:

_sterowanie symetryczne, polegające na jednoczesnej zmianie napięć przyłożonych do

obydwu pasm przy stałym i równym tc/2 przesunięciu fazowym i osiach magnetycznych prostopadłych do siebie. Charakterystyki mają przebieg taki jak przy sterowaniu napięciowym prędkości obrotowej silników trójfazowych o s_b > 1;

—    sterowanie przez zmianę kąta przestrzennego przesunięcia osi obu pasm — możliwe do realizacji w silnikach o pasmach rozdzielonych na stojan wewnętrzny i zewnętrzny —przy czym charakterystyki sterowania są analogiczne jak przy sterowaniu fazowym;

—    sterowanie częstotliwościowe — silniki tak sterowane nie należą już do grupy klasycznych SWPP.

Charakterystyki mechaniczne i sterowania SWPP można wyznaczyć analitycznie posługując się bądź to metodą składowych symetrycznych bądź też metodą opisu wywodzącą się z podejścia energetycznego i formalizmu Eulera-Lagrange’a. Elektrycy preferują metodę składowych symetrycznych głównie z uwagi na to, że korzysta się w niej ze schematów zastępczych. Metoda ta — w odniesieniu do omawianych silników —jest niejako naturalna. Posługując się nią otrzymuje się dość skomplikowane wyrażenia opisujące charakterystyki SWPP [5.20]. Dlatego często, szczególnie do celów porównawczych można posłużyć się wyrażeniami dla tzw. silnika idealnego, pomijając w schematach zastępczych wszystkie parametry uzwojeniowe, prócz rezystancji wirnika.

Przyjmując w układzie wartości stosunkowych za wielkości odniesienia: napięcie wzbudzenia przeliczono na stronę napięcia sterowania U'f (przy sterowaniu amp-litudowo-fazowym przeliczone napięcie sieci), początkowy moment rozruchowy przy polu kołowym i prędkość kątową synchroniczną, otrzymuje się następujące równania charakterystyk mechanicznych i charakterystyk sterowania:

—    dla sterowania amplitudowego 1 + a«

_v= 2^-m)    (■

1+a²    J

'— dla sterowania fazowego m = sin /? — v v = sin/? — m dla sterowania amplitudowo-fazowego l+«c

m = a „---—v ]

(5.181) (5.182)

z_t.sin p-

(5.183)

Z

v = 2

a_csin P—m

Przy czym we wzorach oznaczenia są analogiczne do oznaczeń SWPS.

27*