Электропривод постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем напряжения

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 

 

А.Б. Красовский, В.А. Соловьев
 
 
Электропривод постоянного тока  
с широтно-импульсным преобразователем 
напряжения 
 
 
Методические указания к лабораторным работам 
по курсам «Основы электропривода», «Электропривод 
и автоматизация металлургических машин и агрегатов», 
«Электропривод ПТМ и роботов» 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

УДК 62-83:621.313.2 
ББК  31.261.5 
 К78 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/72/book1131.html 
 
Факультет «Фундаментальные науки» 
Кафедра «Электротехника и промышленная электроника» 
 
Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 
 
 
 
 
Красовский, А. Б. 
К78 
Электропривод постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем напряжения : методические указания к лабораторным работам по курсам «Основы электропривода», «Электропривод и автоматизация металлургических машин и агрегатов», 
«Электропривод ПТМ и роботов» / А. Б. Красовский, В. А. Соловьев. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 39, 
[5] с. : ил. 
 
ISBN 978-5-7038-4174-7  

Представлено описание основных элементов электропривода постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем напряжения компьютеризованного лабораторного стенда. Даны основные сведения о 
программном обеспечении стенда, а также о порядке его включения и 
отключения. Приведены задания для выполнения двух лабораторных 
работ, подробная методика проведения опытов и обработки результатов 
экспериментов по определению статических и динамических параметров 
элементов электропривода и исследованию влияния типов регуляторов 
на его свойства. 
Для студентов 4-го и 5-го курсов факультетов «Машиностроительные технологии», «Робототехника и комплексная автоматизация», «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
                                                                                          УДК 62-83:621.313.2 
                                                                                                     ББК 31.261.5 

                                                                                    МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
                                                                                    Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-4174-7                                               МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Полупроводниковые импульсные преобразователи используют 
в современном электроприводе. Наиболее распространенные из 
них — широтно-импульсные преобразователи (ШИП) постоянного 
нерегулируемого напряжения в регулируемое напряжение — при 
питании от них якорных цепей двигателей постоянного тока 
(ДПТ) позволяют в разомкнутых структурах управления регулировать скорость, а в замкнутых — скорость и момент. При этом  достигаются высокие технико-экономические показатели регулируемого электропривода. 
В зависимости от соотношения входного и выходного напряжения различают понижающие, повышающие и повышающепонижающие, или универсальные, ШИП постоянного напряжения. 
В понижающих преобразователях выходное напряжение регулируется в сторону понижения относительно входного напряжения, в 
повышающих — в сторону повышения, а в универсальных — 
в обе стороны. Наиболее часто используются понижающие ШИП 
напряжения.  
В электроприводе обычно требуется поддерживать регулируемую величину (момент или скорость) на заданном уровне и, что  
не менее важно, обеспечивать требуемый характер ее изменения в 
переходных процессах. Поэтому, как правило, при переходе к замкнутым структурам управления решается комплексная задача 
обеспечения необходимых статических и динамических характеристик электропривода. При повышенных требованиях к электроприводу его характеристики в статических и динамических режимах целенаправленно формируют с помощью дополнительных  
элементов — регуляторов, параметры которых принято определять 
с привлечением частотных методов теории автоматического регулирования. 

Изменять динамические свойства электропривода можно с 
помощью  последовательной  или параллельной коррекции. 
В первом случае в прямой канал управления перед преобразователем включают дополнительный корректирующий элемент, 
вид и параметры которого выбираются так, чтобы нужным образом изменить передаточную функцию исходной нескорректированной системы. Тот же эффект может быть достигнут и с 
применением дополнительных внутренних обратных связей, 
когда корректирующие элементы включаются параллельно одному или нескольким элементам прямого канала управления. 
В современных промышленных электроприводах чаще применяют последовательную коррекцию в сочетании с жесткими 
внутренними обратными связями. 
Данное издание содержит подробное описание элементной базы современного компьютеризованного оборудования для экспериментального исследования электропривода постоянного тока с 
ШИП напряжения и методические указания к двум лабораторным 
работам. В первой студенты знакомятся  с составом лабораторного 
оборудования и методикой проведения экспериментов при определении динамических параметров элементов электропривода. 
Вторая лабораторная работа посвящена изучению методов последовательной коррекции электропривода постоянного тока с ШИП 
напряжения. 

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 
ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 

Описание  лабораторного  стенда 

В состав лабораторного стенда входят следующие электрические машины, электронные блоки и приборы. 
1. Электрический двигатель постоянного тока (ДПТ). Выполнен с возможностью включения его с независимым, последовательным или смешанным возбуждением. В данной лабораторной 
работе он используется как ДПТ с независимым возбуждением. 
Технические характеристики ДПТ: 
Номинальное напряжение якоря, В  .............................. 220 
Номинальный ток якоря, А  ............................................. 1,0 
Номинальная частота вращения, мин–1  ...................... 2000 
Номинальная мощность, кВт  .......................................... 0,2 
Номинальное напряжение возбуждения, В ................... 220 
Номинальный ток возбуждения, А  ................................ 0,1 
2. Сервотормоз (тормозное устройство). Представляет собой 
управляемую трехфазную синхронную электрическую машину с 
магнитоэлектрическим возбуждением и позиционной обратной 
связью, предназначенную для нагружения ДПТ. Технические характеристики сервотормоза: 
Номинальное напряжение, В .......................................... 390 
Номинальный ток, А ........................................................ 4,4 
Номинальная мощность, кВт ........................................... 1,7 
Максимальный момент на валу, Н·м  ................................ 4 
Максимальная частота вращения, мин–1 .................. ± 4050 
Максимальная частота фазных токов, Гц ...................... 140 
3. Тахогенератор. Представляет собой электрическую микромашину постоянного тока с магнитоэлектрическим возбуждением, работающую в генераторном режиме. Предназначен для контроля направления и частоты вращения ДПТ. Выходное 
напряжение ТГ прямо пропорционально частоте вращения, а полярность зависит от направления вращения его вала. В лабораторном стенде используется ТГ с крутизной выходной характеристики 1 В на 1000 мин–1. 
Вал ТГ имеет два конца, один из которых соединен с валом 
ДПТ, а другой — с валом сервотормоза. Для соединения концов