Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В настоящее время наиболее широко используются преобразователи с автономным инвертором напряжения. Электроприводы с синхронными двигателями по терминологии, принятой в работе ~521, можно подразделить на электроприводы с синхронными двигателями, имеющими внешнее управление, и самоуправляемыми синхронными двигателями. К первой группе относятся электроприводы, рассмотренные в гл. 3. Если такой привод выполняется как регулируемый, то двигатель получает питание от источника, частота и напряжение на выходе которого могут независимо регулироваться.
Однако регулируемые приводы с синхронными двигателями, имеющими внешнее управление, находят ограниченное применение. При нерегулируемом электроприводе синхронный двигатель питается непосредственно от сети. Такие приводы применяются, в основном, в мощных установках, в значительной степени, из-за возможности обеспечения опережающего коэффициента мощности путем воздействия на ток возбуждения двигателя. Это позволяет повысить общий коэффициент мощности предприятия, на котором кроме электроприводов с синхронными двигателями имеется большое число потребителей электроэнергии, представляюших собой активно-индуктивную нагрузку (например, электроприводов с асинхронными двигателями).
В электроприводах второй группы частота напряжения питания задается расположенным на роторе двигателя датчиком положения ротора, причем имеется возможность воздействовать на положение пространственного вектора тока статора относительно связанного с ротором вектора потока ротора. Для привода с самоуправляемым синхронным двигателем используются различные названия: «бесконтактный двигатель постоянного тока», «привод с вентильным двигателем», «сервопривод». Последний термин указывает на область применения обозначаюшихся им приводов как вспомогательных. Например, на токарных станках приводы подачи иногда определяются как вспомогательные, в отличие от приводов главного движения — приводов вращения шпинделя, т.е.
вращения обрабатываемой детали. К таким приводам предъявляются требования высокой динамичности. В последнее время в зарубежной технической литературе под серводвигателем обычно понимается малоинерционный синхронный саморегулируемый двигатель с постоянными магнитами. В данном учебнике для синхронного электродвигателя с постоянными магнитами на роторе вместе с датчиком положения ротора и источником питания, управляемым в функции положения ротора, принят наиболее распространенный в отечественной литературе термин «вентильный двигатель». Термин «бесконтактный двигатель постоянного тока» [501 сохранен для синхронного двигателя с датчиком положения ротора„токи статора которого имеют прямоугольную форму.
Современные вентильные двигатели, работающие при синусоидальной форме токов фаз, характеризуются высокой плотностью потока в воздушном зазоре, большим соотношением между электромагнитным моментом и моментом инерции, малыми пульсациями момента во всем диапазоне регулирования скорости, вплоть до низких скоростей, что особенно существенно для позиционных приводов, а также возможностью управлять моментом при неподвижном двигателе. Они имеют хороший коэффициент мощности и компактное исполнение. Вентильные двигатели выпускаются на номинальные моменты до десятков ньютонов на метр и используются в различных механизмах, в которых требуются высокие статические и динамические характеристики привода.
ГЛАВА 1 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМОЙ РЕГУЛИРОВАНИЯ 1.1. Уравнения для мгновенных значений напряжений, токов и потокосцеплений Существует два разных, но тесно связанных между собой подхода к математическому описанию асинхронного двигателя. В первом рассматриваются синусоидальные напряжения, приложенные к одной фазе статорной обмотки или одной фазе обмотки ротора, токи в этих обмотках и потокосцепления„образованные этими токами. Зависимости между этими переменными величинами определяются в стационарном (установившемся) режиме, т.е. когда двигатель, питающийся от источника неизменного напряжения, работает с установившейся скоростью (в = сопи и йв/Фг = О). Обычно при расчетах к этим переменным применяется символический метод (он же метод комплексных амплитуд).
Графической интерпретацией такого подхода является схема замещения асинхронного двигателя„на которой базируются принципы построения систем управления электроприводов с асинхронными двигателями, называемые системами с (///-управлением, с управлением по модулям переменных или скалярными системами. Второй подход основан на представлении трехфазных систем напряжений, токов и потокосцеплений в виде пространственных (или обобщенных) векторов. На нем основано описание электромагнитных процессов в двигателе переменного тока в пространственных векторах. При описании электромагнитных процессов в асинхронном двигателе, если это не оговорено специально, делаются следующие допущения: трехфазная система симметрична, нулевой ток в ней отсутствует, сумма мгновенных значений токов фаз равна нулю: гы + г,а+ +~ =0; каждый протекающий по фазной обмотке ток порождает магнитодвижущую силу, синусоидально распределенную по окружности воздушного зазора машины„ сложение магнитодвижуших сил отдельных фазных обмоток порождает обшую магнитную индукцию, также синусоидально распределенную по окружности воздушного зазора; характеристика намагничивания машины линейна.
Считая относительную магнитную проводимость магнитопроводов статора и ротора бесконечно большой, можно представить магнитное поле машины в виде главного поля и поля рассеяния 1181. Главное поле соответствует основной гармонической составляющей распределения индукции в зазоре.
Ее можно представить в виде двух неподвижных друг относительно друга полей: главного поля статора, образованного токами во всех обмотках фаз статора, и главного поля ротора, которое образуется токами во всех обмотках фаз ротора. В свою очередь, главное поле статора и главное поле ротора можно представить как сумму главных полей, образованных отдельными фазами статора и ротора. Магнитные поля рассеяния также образуются токами фаз статора и ротора, но не участвуют в создании главного поля. Главное потокосцепление обмотки обусловлено созданным ею главным полем, замыкаюшимся через зазор и сцепленным с обеими обмотками машины.
Потокосцепление рассеяния обмотки обусловлено той частью магнитного поля, которая сцеплена только с данной обмоткой. Сумма главного потокосцепления и потокосцепления рассеяния представляет собой полное потокосцепление обмотки. Для общности на первом этапе рассмотрения будем считать, что двигатель имеет фазный ротор и напряжения приложены как к обмотке статора, так и к обмотке ротора. Чтобы построить схему замещения, надо записать уравнения для мгновенных значений напряжений, токов и потокосцеплений. При этом полагаем, что обмотки ротора приведены к статору, магнитная система не насыщена, магнитодвижушие силы, созданные фазными токами, синусоидально распределены вдоль воздушного зазора, а режим работы двигателя — симметричный, благодаря чему отсутствуют токи нулевой последовательности, что позволяет записать уравнения равновесия напряжений для одной фазы статора и одной фазы ротора. Обозначая цифрой 1 переменные, относящиеся к статору, а цифрой 2 — относящиеся к ротору, лля фаз А статора и а ротора эти уравнения могут быть записаны в виде: где иы, и„— мгновенные значения напряжений, приложенных к обмоткам фаз статора и ротора; А„А, — активные сопротивления 10 обмоток фаз статора и ротора соответственно; г,л, 1м — мгновенные значения токов в фазных обмотках статора и ротора; Ч',л, Ч'„— полные потокосцепления фазных обмоток статора и ротора, создаваемые как током в рассматриваемой обмотке, так и токами во всех остальных обмотках фаз статора и ротора: %л = Елл11л + Елачв + Елс 11с + Елей + Ель!гь + Елс1гс' 1 2а Еалйл + ЕаВОВ + Еасчс + Епа~2о + ~аьЬь + Еас~м~ где Елл, ń— полные индуктивности фазы статора и фазы ротора соответственно, определяемые главными потокосцеплениями и потокосцеплениями в фазах А и а; Ела, Еле, Е„„ń— коэффициенты взаимоиндукции между обмоткой А фазы статора и двумя другими его обмотками, сдвинутыми относительно нее на 120 и 240 эл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
