Лекція 10. Широтно-імпульсне регулювання струму збудження. Приклади тягових електроприводів з ШІП

При незалежному збудженні тягових двигунів струм збудження регулюють найчастіше за допомогою окремого ШІП, який живиться від бортової мережі або від керованого випрямляча, якщо у системі живлення бортової мережі є змінна напруга.

При послідовному збудженні є можливість живити обмотку збудження та якірну обмотку від одного джерела із спільним ШІП. Однак потрібен додатковий силовий ключ і резистор, для того щоб можна було знижувати струм збудження і_з порівняно зі струмом якоря і_я. Це дає можливість реалізувати режим ослаблення магнітного поля, який застосовують для підвищення швидкості руху. Цей режим реалізується за рахунок шунтування обмотки збудження силовим ключем і резистором. Тоді різниця струмів (і_я–і_з) прямує через СК, який відіграє роль резистора, що регулюється.

На рис. 3.16 зображена найбільш поширена схема шунтування послідовної обмотки збудження за допомогою спрощеного ШІП, в якому паралельно обмотці збудження підключається постійний резистор R та повністю керований ключ СК.

, (3.19)

де R_з – активний опір обмотки збудження.

Щоб зменшити різницю струмів і втрати енергії в резисторі, співвідношення приймають достатньо малим (порядку 0,1).

Для переходу до режиму ослаблення поля починаємо періодично вмикати СК. Тоді повний опір перетворювача змінюється так, як пока-зано на рис. 3.16, б: якщо тиристор вимкнено, то , а навпаки, . Середній опір

, (3.20)

де – відносний час вимкненого стану тиристора.

Опір підключений паралельно обмотці збудження, і тому її струм

де – коефіцієнт ослаблення поля.

На рис. 3.17 показано, як змінюється коефіцієнт ослаблення поля залежно від коефіцієнта заповнення . Деяким недоліком є нелінійність цієї характеристики: при великих регулювання практично немає, а при величина змінюється дуже швидко. Великий динамічний коефіцієнт підсилення в діапазоні малих може призводити до втрати стійкості замкненої системи регулювання та до автоколивань. Чим більше R, тим більше реальна залежність відрізняється від бажаної залежності, що зображується прямою, яка показана на рис. 3.17 пунктиром. Зростає також напруга на силовому ключі. Однак підвищується коефіцієнт корисної дії та знижується тепловиділення у резисторі R.

Часто обмежують нижнє значення коефіцієнта , оскільки при немає протиЕРС якоря і струм якоря може дуже швидко зростати. Для цього вводять додатковий резистор послідовно з силовим ключем.