Анализ кинематической схемы, определение параметров и составление расчётной схемы автоматизированного электропривода

Основным способом регулирования скорости транспортных средств с асинхронными двигателями является изменение частоты тока, питающего двигатели, независимо от частоты тока генератора, приводимого тепловым двигателем. Для этого используют преобразователи частоты, в которых выходную частоту тока можно изменять независимо от входной.

Трехфазное напряжение генератора подводится к преобразователям частоты ПЧ, которые весьма разнообразны по схеме и принципам действия. Наиболее часто применяемые преобразователи можно разделить на две группы: преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока (ПЧПТ) и преобразователи с непосредственной связью входной и выходной цепи, кратко называемые непосредственными преобразователями (НПЧ).

В ПЧПТ трехфазное напряжение генератора преобразуется выпрямителем в постоянное напряжение, которое подается на вход инверторов, где преобразуется в трехфазное напряжение переменной частоты. К инверторам присоединены тяговые двигатели. В НПЧ одни и те же тиристоры поочередно работают в выпрямительном и инверторном режимах. Управление тиристорами осуществляется как по входной частоте тока, получаемой от генератора, так и по выходной частоте, которая задается системой управления.

При асинхронных тяговых двигателях возможны три варианта выполнения преобразователей частоты: 1) общий преобразователь для всех двигателей; 2) несколько преобразователей присоединены к общим шинам, к которым параллельно присоединены все двигатели; 3) каждый двигатель соединен с отдельным преобразователем.

Для мотор-колесных машин первый и второй варианты использовать затруднительно вследствие существенной разницы в радиусе качения, зависящем от давления внутри шины, вертикальной нагрузки на колесо, разницы сопротивлений качению различных колес и т. п. Кроме того, при повороте машины колеса разных бортов имеют различные скорости. Поэтому для приемлемого распределения нагрузки между двигателями необходимо либо выполнять их с очень высоким скольжением, что увеличивает размеры двигателя и снижает его к. п. д., либо предусматривать возможность изменения частоты питающего тока каждого двигателя, для чего каждый двигатель должен управляться от своего преобразователя. Упругая деформация шин уменьшает неравномерность распределения нагрузки. При использовании ПЧПТ выпрямитель может быть как общим для всех или группы инверторов, так и индивидуальным для каждого. В приводе с синхронными двигателями инверторы в ПЧПТ или НПЧ должны обязательно выполняться индивидуальными для каждого двигателя.

Одним из недостатков привода переменного тока является сложность преобразователей частоты и системы управления приводом. Силовая часть и система управления преобразователем частоты содержат бесконтактные полупроводниковые элементы, каждый из которых является высоконадежным. Однако благодаря большому числу элементов общая вероятность отказов в преобразователе еще достаточно высока, и до настоящего времени, как показывают предварительные расчеты и результаты опытов, преобразователи частоты по надежности уступают генератору и двигателям. Поэтому разработки и исследования по этим системам ведутся главным образом в направлении повышения надежности преобразователей путем разработки более совершенных систем управления и создания таких условий работы вентилей, при которых вероятность отказов в работе минимальна.