|
| |
|
Главная Журналы Таким образом, с ростом скважности tn и Цтп увеличй* ваются, однако при прочих равных условиях, как отмечалось выше, т]п > "Пти. Основываясь на полученных результатах, можно сделать следующие выводы. 1. Нецелесообразно поддерживать в течение длительного времени коммутацию транзисторного преобразователя при малых значениях у, тем более в области больших значений частоты переключения. 2. Работа транзисторного преобразователя в области низких частот также нежелательна, ибо рост пульсаций тока нагрузки определяет увеличение прямых потерь и, следовательно, уменьшение КПД преобразователя. 3. Наиболее благоприятный режим работы транзисторного преобразователя соответствует скважностям у 0,3-ь0,4 в диапазоне частот 0,5-5 кГц, хотя разница между КПД из указанного частотного диапазона и его значениями в области малых (/< 200 Гц) и больших (/> 10 кГц) частот при у > 0,5 не превышает 8 %. Поэтому при необходимости но различным соображениям повышать частоту, начиная с 5 кГц и выше, нет оснований ожидать существенного спада величины КПД преобразователя. 4. Режим работы тиристорного преобразователя при малых значениях у и большой частоте (частоте, близкой к гра-НИЧ1ЮЙ частоте переключения тиристоров), как и для транзисторного преобразователя, нецелесообразен. 5. При низких частотах энергетические показатели тиристорного преобразователя значительно улучшаются, чего не наблюдалось для транзисторного преобразователя. 6. Наиболее благоприятным следует считать режим работы тиристорного преобразователя при у > 0,5 в области малых (менее 500 Гц) частот практически во всем диапазоне токов. 7. Как показал сравнительный анализ, тиристорный преобразователь уступает транзисторному преобразователю в энергетических показателях во всех режимах, поэтому, если нет специальных ограничений (мощность, напряжение, относительная простота реализации и т. п.), то следует считать более целесообразным применение последних в системах, где предполагается широкое изменение параметров управления. Рассмотрим энергетические показатели контура двигатель-диод в тяговом режиме при импульсном регулиро- вании. Эти зависимости рассчитаны формулой (6.20) для двигателя = 0,05 Ом, Lя = 0,5 мГн, Р макс на ЭВМ в соответствии с ПТ-125, для которого гя = - 25 кВт, /макс = 250 А, 120 в. С учетом параметров АБ (приведены выше) 1- 1, и отсекающего диода зна-;?. чения коэффициентов следующие: ki == 0,55; == 2; йя = 4 . 10-\ kn = 1. д в области малых частот (менее 1 кГц) на энергетические показатели двигателя значительное влияние оказывают дополнительные потери в якоре от пульсаций тока. Поэтому все кривые Г1Я-Л = Ф (у) (рис. 60) для одного и того же тока в области низких частот располагаются ниже соответствующих кривых для области высоких частот, а кривые, соответствующие меньшим токам, проходят выше кривых, соответствующих большим токам, и являются монотонно возрастающими в отличие от кривой, соответствующей режиму малого тока в области низких частот (в данном случае / = = 0,2/макс и / = 100 Гц). Эта кривая имеет параболический = 0,3. Объясняется O-f-0,5 возраста-  Рис. 60. характер с минимумом КПД в области \ это следуюишм образом. При увеличе1пп1 \ ют потери от пульсаций тока в якоре, но с увеличением у растет \\ мощность потребления (знаменатель в (6.20)). И хотя потери от пульсаций максимальны при у 0,5, минимум КПД сдвинут в сторону меньших у, ибо при у > 0,3 преобладаю- щее влияние имеет рост мощности потребления, что приводит к росту КПД двигателя, который при у > 0,8 становится соизмеримым с величинами КПД более оптимальных режимов. Рост КПД двигателя с увеличением у, как видно из рис. 60 характерен для всех режимов двигателя, кроме оговоренного случая. Таким образом, можно заключить следующее. 1. Нецелесообразно в системах с импульсным преобразователем коммутировать двигатель на низких частотах (менее кГц). 2. Наиболее неблагоприятный режим-для двигателя соответствует большим токам при малых скважностях (/ > >0,5/макс; Y < 0,3). 3. Лучшие энергетические показатели двигатель имеет в режимах, которым соответствуют значения у, близкие к единице. 4. Для /< 1,0 кГц следует поддерживать максимально возможные значения у, при которых обеспечивается опти-  мальный длительный ток якоря. Проведенный поэлементный анализ имеет большое практическое и методологическое значение и достаточно полно характеризует энергетические показатели автономно функционирующих двигателя, преобразователя, аккумуляторной батареи. Однако сделать общие выюды об энергетических показателях указанных элементов, объединенных в систему, а также сформулировать соответствующие рекомендации для оптимального управления преобразователем, который определяет режим работы всей системы, можно на основе анализа выражений для КПД системы в целом. Для расчета значений общего КПД системы АБ-ИП- ДПТ использованы те же величины, что и для расчета КПД отдельных элементов, анализ результатов которых приведен выше. По результатам расчетов общего КПД системы можно построить ряд графических зависимостей, отражающих характер изменения КПД системы в целом как качествешю, так и количественно при тех или иных значениях параметров управления импульсным преобразователем. Зависимости общего КПД системы с фильтром в цепи АБ от скважности импульсов напряжения ири различных частотах, рассчитанные по формуле (6.70), приведены на рис. 61. Общий характер зависимостей, как оказалось, определяется в большой степени соответствующими зависимостями для двигателя (см. рис. 60 и 61), хотя, как и следовало ожидать, совместная работа элементов приводит к ряду отличий. Например, малые значения КПД преобразователя для любых токов на больших частотах в области малых значений у являются определяющими и приводят к резкому спаду зависимости г)2с = ф (у) для высоких частот и малых у, хотя соответствующие значения КПД двигателя для этих режимов достаточно высокие. С ростом у КПД системы возрастает (рис. 61) и имеет максимальные значения при у 0,4 и 7 О,б/макс- Зависимости КПД системы от тока нагрузки при различных частотах показаны на рис. 62. Для малых частот (менее 500 Гц) указанные зависимости имеют нелинейный характер  - Ci  0.S W Рис. 62.  С зоной максимума, которая с ростом у смещается в сторону больших токов. При этом большим значениям у соответствуют большие значения КПД системы. Для частот, превышающих / = 500 Гц, зависимость г\с = ф (/*) носит линейный характер и убывает с ростом тока тем сильнее, чем меньше скважность. В этом случае, как и для малых частот, большим значениям у отвечают большие значения КПД системы. Частотные характеристики системы с фильтром в цепи АБ представлены на рис. 63. При частотах менее 1 кГц КПД системы для малых у снижается практически для всех значений токов, причем для малых токов спад КПД выражен более резко (однако КПД для малых токов во всем диапазоне / и у больше, чем для больших токов). Резкий спад КПД ири малых у на низких частотах объясняется влиянием пульсаций тока в системе вообще, а при малых токах - значительным ростом относительных пульсаций в частности, так как они обратно пропорциональны среднему току нагрузки. При частотах, превышающих 5 кГц, практически для всех токов КПД системы значительно убывает только при малых значениях скважности (у < 0,3). При больших токах (/ > 0,5/макс) и у > 0,5 КПД системы практически не зависит от частоты переключений преобразователя и для каждого фиксированного тока . .КПД растет с увеличением скважности. Интересно сравнить энергетические показатели системы с фильтром в цепи АБ и системы, в которой источник разряжается импульсным током (6.68). Зависимости ris = ф(у) и T]so приведены на рис. 64. Характер изменения КПД системы с фильтром и без него идентичен для всех частот. Значения КПД системы с фильтром всегда выше, чем соответствующие значения системы без фильтра, причем максимальное разли   Рис. 64. 0,2 0/t 0.6 0,8 Рис. 65. чие между ними от 1 % до 25 % наблюдается в области средних значений скважности (0,3 < у < 0,7). В области малых частот (менее 200 Гц) и малых токов (менее 0,2/макс) при идентичном характере изменения y\zc = ф (у) и т] = Ф (у) для КПД системы наблюдается смещение минимума от точки у - = 0,3 для TisG к точке у 0,4 для т], что обусловлено наличием параболической зависимости т] = ф (у) и у двигателя (с минимумом при у == 0,3), и у источника питания без фильтра (с минимумом при у = 0,5). Рассмотрим энергетические показатели системы с ТП и сравним их с соответствующими показателями системы с транзисторным преобразователем. На рис. 65 показаны зависимости КПД системы с тиристорным преобразователем при наличии фильтра Б цепи АБ и без него от скважности для разных токов и частот. Там же проведены кривые, характеризующие систему с транзисторным преобразователем, в соответствующих режимах. Во-первых, КПД системы с тиристорным преобразователем и с фильтром в цени АБ всегда выше, чем у системы без фильтра, хотя с повышением частоты имеет место заметное уменьшение этой разницы (с 1-\Ъ % на 100 Гц, до 1-3 % на 1000 Гц). Во-вторых, как и следовало ожидать, КПД системы с транзисторным преобразователем всегда выше КПД системы тиристорного привода. С ростом скважности КПД системы увеличивается и имеет тем большие значения, чем меньше ток нагрузки. Зависимости КПД системы с тиристорным преобразователем от нагрузочного тока показаны на рис. 66. На малой частоте (100 Гц) эти зависимости носят нелинейный характер особенно при малых у и для у 0,3 имеют зону максимальных значений КПД, которая с увеличением скважности смещается в сторону больших значений тока. Для больших значений   0,2 0,6 0,8 faxc Рис. 66. Рис. 67. скважности и частоты 100 Гц и для всех скважностей и частот более 100 Гц указанные зависимости имеют практически линейный характер и убывают с ростом тока, причем большим значениям у соответствуют более высокие значения КПД. Из анализа частотных зависимостей, представленных на рис. 67, следует, что КПД системы с ТП имеет нелинейную зависимость при малых у для всех токов, а для у > 0,5 функция x\szc = Ф (/) практически линейна. Из графиков видно, что наиболее целесообразным диапазоном частот, в котором система с ТП имеет лучшие энергетические показатели, является диапазон 200-600 Гц. Кроме того, с ростом частоты КПД системы с ТП увеличиваются, тогда как КПД системы с тиристорным преобразователем уменьшается, что особенно заметно при у 0,5. Все изложенное позволяет сделать следующие выводы для системы АБ-ИП~ДПТ. 1. Применение емкостного фильтра, включаемого параллельно АБ, улучшает энергетические показатели не только источника питания, но и системы в целом, несмотря на потери в фильтре. 2. Наиболее целесообразным диапазоном частот, обеспечивающим максимально возможные значения КПД системы АБ-ИП-ДПТ с транзисторным преобразователем, следует считать диапазон 1-5 кГц. Однако нет существенных при-  чин для ограничения увеличения частоты, ибо уже при у , > 0,3 КПД системы практически не убывает с ростом частоты, до 10 кГц и выше. Поэтому, если есть необходимость, обусловленная ограничениями, связанными с помехами, генерированием шумов, массогабаритными показателями, пот- i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |