Управление рубильником независимо возбуждаемого直流电动机的斩波控制 对不起，我似乎在翻译过程中出现了错误。正确的翻译应该是： Управление рубильником независимо возбуждаемого DC-двигателя 请允许我更正这个错误。

Шинковка — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение (ПН) с фиксированным значением в переменное ПН. Для создания шинковок обычно используются самовыключающиеся приборы, такие как полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), мощные транзисторы, тиристоры с управляемым отключением (GTO) и интегрированные тиристоры с управляемым отключением (IGCT). Эти устройства могут быть включены или выключены непосредственно через сигнал управления затвором с использованием низкомощных входов и не требуют дополнительного цепи коммутации, что делает их высокоэффективными и практичными для применения в шинковках.

Шинковки обычно работают на высоких частотах. Эта высокочастотная работа значительно улучшает производительность двигателя, снижая пульсации напряжения и тока и устраняя прерывистую проводимость. Одним из наиболее значимых преимуществ управления шинковкой является возможность обеспечения рекуперативного торможения даже при очень низких скоростях вращения. Эта особенность особенно ценна, когда система привода питается от источника фиксированного ПН, позволяя эффективно восстанавливать энергию во время операций торможения.

Управление двигателем

На рисунке ниже показан отдельно возбуждаемый двигатель постоянного тока, управляемый транзисторной шинковкой. Транзистор Tr периодически переключается с периодом T, оставаясь в состоянии проводимости в течение времени Ton. На рисунке также показаны соответствующие формы волн напряжения на выводах двигателя и тока якоря. Когда транзистор включен, напряжение на выводах двигателя равно V, и работа двигателя может быть описана следующим образом:

В течение этого конкретного интервала времени ток якоря увеличивается от ia1 до ia2. Этот этап называется рабочим интервалом, так как двигатель напрямую соединен с источником питания в этот период. Прямое соединение позволяет передавать электрическую энергию от источника к двигателю, что позволяет ему генерировать механический момент и вращаться.

Когда t = ton, транзистор Tr выключается. Затем ток якоря начинает свободно проходить через диод Df. В результате напряжение на выводах двигателя падает до нуля в течение интервала ton≤t≤T. Этот интервал называется интервалом свободного хода. В течение этого интервала энергия, накопленная в магнитном поле и индуктивности двигателя, рассеивается через диод свободного хода, поддерживая поток тока в замкнутой цепи. Работа двигателя в этом интервале может быть дополнительно проанализирована и описана путем исследования электрических и магнитных взаимодействий в компонентах цепи.

Ток якоря уменьшается от ia2 до ia1 в течение этого интервала. Отношение рабочего интервала ton к периоду шинковки T называется коэффициентом заполнения.

Рекуперативное торможение

На рисунке ниже показана шинковка, настроенная для работы в режиме рекуперативного торможения. Транзистор Tr циклически переключается с периодом T и временем включения ton. Также показаны форма волны напряжения на выводах двигателя va и тока якоря ia при непрерывной проводимости. Для повышения значения индуктивности La в цепь добавляется внешний индуктор.

Когда транзистор Tr включен, ток якоря ia возрастает от ia1 до ia2. Это увеличение тока происходит, так как электрическая энергия временно накапливается в индукторе и магнитном поле двигателя, создавая условия для последующего процесса преобразования энергии, характерного для рекуперативного торможения.

Когда двигатель работает в режиме рекуперативного торможения, он функционирует как генератор, преобразуя механическую энергию в электрическую. Часть этой электрической энергии способствует увеличению магнитной энергии, накопленной в индуктивности якорной цепи. Оставшаяся часть электрической энергии рассеивается в виде тепла в обмотках якоря и транзисторах из-за их внутреннего сопротивления.

Когда транзистор выключается, ток якоря проходит через диод D и источник питания V, уменьшаясь от ia2 до ia1. В этом процессе как электромагнитная энергия, накопленная в цепи, так и энергия, генерируемая машиной, возвращаются к источнику питания. Интервал времени от 0 до ton определяется как интервал накопления энергии, в течение которого энергия накапливается в системе. Напротив, интервал от ton до T называется рабочим интервалом, когда происходит передача энергии и работа системы.

Управление работой и торможением

Во время работы двигателя транзистор Tr1 регулируется для подачи питания на двигатель, что позволяет ему вращаться вперед. Обратно, для торможения управление берет на себя транзистор Tr2. Переход управления от Tr1 к Tr2 бесшовно переключает работу системы с режима работы на режим торможения, и обратный переход управления возвращает систему в режим работы. Этот точный механизм управления обеспечивает эффективную и надежную работу электропривода в различных условиях эксплуатации.

Динамическое управление

На рисунке ниже показана схема динамического торможения, а также соответствующая форма волны. В интервале времени от 0 до Ton ток якоря ia стабильно возрастает от ia1 до ia2. В этом интервале часть электрической энергии накапливается в индуктивности, служа резервуаром для последующих операций. Одновременно оставшаяся энергия рассеивается в виде тепла в сопротивлении якоря Ra и транзисторе TR, что является необходимым следствием наличия электрического сопротивления в этих компонентах.

В интервале времени Ton ≤ t ≤ T ток якоря ia уменьшается от ia2 до ia1. В этом интервале как энергия, генерируемая двигателем, так и энергия, накопленная в индуктивностях, рассеиваются на тормозном сопротивлении RB, сопротивлении якоря Ra и диоде D. Транзистор Tr играет ключевую роль в регулировании количества энергии, рассеиваемой на RB. Точное управление работой Tr позволяет эффективно модулировать мощность, рассеиваемую на RB, тем самым влияя на общую производительность торможения и эффективное значение рассеиваемой энергии. Этот механизм управления позволяет тонко настраивать процесс динамического торможения, обеспечивая оптимальное управление энергией и стабильность системы.