Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Выход из положения состоит в организации режима «ослабление поля» путем задания на верхних скоростях отрицательной составляющей вектора тока по оси г1. Сказанное иллюстрирует векторная. диаграмма рис. 5.11, б, построенная на основании формулы (5.15) при 1ьг< О. Наличие слагаемого р„гпАг1ьг при отрицательном значении тока 1ьг приводит к уменьшению напряжения г1г при том же значении ЭДС, что и на рис.
5.! 1, а. Конечно, приме- 126 М„= (3/2)р„(Хгы(Ы -Лг (ы). (5.1б) Синхронные машины, на базе которых строятся вентильные двигатели„не имеют демпферной обмотки. Поэтому для потокосцепления обмоток статора по осям гг и д надо воспользоваться равенствами (3.4) и (3.5), в первом из которых потокосцепление от тока возбуждения Ма -1, заменяется потокосцеплением от потока ротора Ч'г. Чы = ~ы1ы+Ч'г' %д = сыгы. Подставив значения Чы и щ, в выражение (5.16), можно получить формулу для электромагнйтного момента вентильного двигателя с явнополюсным ротором, имеющую вид М (3/2)р ~%г(ы + (Аы /~ )(ыц~ (5.17) -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 Ты Рнс.
5.12. Кривая требуемого соотношения чоков по продольной н поперечной осям вентильного двигателя с явнополюсным ротором 127 нение такого способа регулирования приводит к увеличению суммарного тока статора при данном значении момента нагрузки. В отличие от вентильного двигателя на основе машины с неявнополюсным ротором, в машине, у которой ротор имеет явно выраженные полюса (явнополюсный ротор), индуктивности обмотки статора по продольной и поперечной осям различны (см.
гл. 3). Для рассмотрения задачи эффективного использования вентильного двигателя с явнополюсным ротором, обратимся к выражению (2.5) для электромагнитного момента. После замены индексов а и 13 на И и г1 оно имеет вид Очевидно, что в отличие от вентильного двигателя на основе машины с неявнополюсным ротором, момент двигателя в рассматриваемом случае определяется не только составляющей тока по поперечной оси д, но и составляющей по продольной оси Н.
Поэтому задача получения режима, в котором требуемый момент будет создаваться при минимально возможном токе статора, не сводится к задаче обеспечения равенства ~, = О, а требует иного подхода. Этот подход состоит в таком построении системы управления вентильного двигателя, при котором минимизируется зна-,'~ чение полного тока статора 4 = Д + ~,.
Для получения требуемых зависимостей воспользуемся равенством (5.17) в относительных единицах, приняв за базовое значение электромагнитного момента Мь = (3/2)р„ЧгУ~, а за базовый ток 4 = Ч/(Ам- С„). Тогда выражение для момента двигателя будет иметь вид (5.18) где М„~;„1м — соответственно момент двигателя и токи статора в относительных единицах. Пользуясь этим выражением можно при данном значении момента рассчитать то соотношение токов ь и ь'„при котором будет выполнено требование У, = Д + Я = пвп, На рис. 5.12 в виде зависимостей ь = ~(4~) (6Ц показаны результаты расчета по выражению (5.18) для нескольких значений момента двигателя. В процессе расчета на каждой из них были отмечены точки а, Ь, с и 4 соответствующие минимуму тока 4~.
По этим точкам построена кривая ОаЬс~1, позволяющая при данном моменте определить во вращающейся системе координат требуемые соотношения составляющих тока статора по осям д и д. ГЛАВА 6 ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ НАПРЯЖЕНИЯ НА СТАТОРЕ 6.1.
Механические характеристики и режимы работы асинхронного двигателя Механическаяхарактериспгкапривода Ь=/1М), или в=/ (М), представляет собой зависимость скорости двигателя в относительных или абсолютных единицах от момента в установившемся режиме. В установившемся режиме электромагнитный момент двигателя М, равен моменту нагрузки М„который представляет собой сумму момента нагрузки на валу и момента потерь вращения двигателя М, = М„, + ЬМ„. При построении характеристики л = =/'1М) нужно учесть, что частота вращения, измеряемая в об/мин, связана с угловой скоростью в рад/с равенством л = 30а/я. Для расчета механической характеристики следует воспользоваться выражением (2.2) для электромагнитного момента. При известных значениях напряжения источника питания Ц и относительной частоты напряжения питания Бм а также номинальной частоты напряжения двигателя ащ, „, надо, задаваясь рядом значений относительной частоты роторной ЭДС И„вычислить соответствующий каждому из них момент в ньютонах на метр.
Значение скорости в относительных единицах, соответствующее каждому значению в,, определяется как разность относительной частоты напряжения питания и частоты роторной ЭДС: о> = й, — ер. Для построения характеристики, в которой скорость измеряется в абсолютных единицах, надо воспользоваться выражением в= = Исао „/р„.
Отметим, что относительная скорость двигателя й может быть как меньше, так и больше относительной частоты й,. Поэтому ыр может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Характеристика при номинальном напряжении Ц = Ц„и номинальной частоте Е =! называется естественной механической характеристикой. Ее вид показан на рис. 6.1, а. Характеристика проходит через один из двигательных квадрантов 1 129 не=! Рис 6,1. Естественная механическая характеристика асинхронного дви- гателя (а) и зависимости токов статора и ротора от скорости (б) и тормозные квадранты 11 и ТК Воспальзовавшись двумя первыми формулами из выражений (1.9), можно при данных значениях бзе и И, рассчитать модули токов статора и ротора: 'аехт('! Характеристики, показывающие связь токов со скоростью и моментом двигателя (19), показаны на рис, 6.1, б. Для удобства их рассмотрения совместно с механической характеристикой токи отложены по оси абсцисс, а скорость — по оси ординат.
На механической характеристике отмечен ряд точек. Точка 1. Режим идеального холостого хода. Скорость двигателя равна синхронной скорости, т.е скорости вращающегося магнитного поля в физическом пространстве. При этом оз = сзе = 1 (в абсолютных единицах это выглядит как гв = где,„/р„). Относительная частота роторной ЭДС равна нулю. Ток в роторной цепи отсутствует 4 = О, ток статора равен намагничивающему току: д =к. =гав' (* ".~'~=царят я) 130 и определяет собой значение главного потокосцепления в режиме идеального холостого хода Ч', =,(,„А,. Применительно к схеме замещения (см. рис.
1.2) этот режим соответствует разомкнутой цепи ротора при А, = . В реальных условиях он может быть достигнут, если способствующий вращению активный момент на валу равен моменту потерь вращения двигателя. Точка 2. Номинальный режим. Электромагнитный момент равен номинальному моменту двигателя, вычисляемому по паспортным данным, плюс момент потерь вращения в номинальном режиме. На характеристиках отмечены: номинальный момент М„, номинальная относительная скорость й„, номинальная относительная частота роторной ЭДС й, „и номинальный ток статора );„. Точка 2 располагается на рабочем участке механической характеристики, близком к линейной зависимости.
Участок характеристики 1 — 3. В большей своей части соответствует устойчивой работе асинхронного двигателя в двигательном режиме. По мере увеличения нагрузки двигателя растет мощность, передаваемая из статорной цепи в цепь ротора, а следовательно, и ток ротора.
При данном значении йо это может иметь место только при уменьшении сопротивления Я,й, / й, (см. рис. 1.2), т.е. при увеличении относительной частоты роторной ЭДС и уменьшении скорости. Как видно из формулы (2.3)„при увеличении И, уменьшается сояр,, т.е. растет угол сдвига д~ между векторами ЭДС Е, и тока ротора У, (см. рис. 1.3). Следовательно, рост тока ротора происходит не только за счет активной, но и за счет реактивной его составляющей. Вместе с током Ез растет ток (, и уменьшаются намагничивающий ток и магнитный поток в зазоре из-за увеличения падения напряжения в сопротивлении ~1 +./И)%а. Точка 3. Точка критического момента.
В этой точке момент асинхронной машины, работающей в двигательном режиме, достигает максимально возможного (критического) значения М при критическом значении относительной частоты ротора й, (или скольжения з„р). Если нагрузка увеличится настолько, что значение электромагнитного момента должно стать больше критического, двигатель остановится при токе короткого замыкания статора (он же пусковой ток) )~ = (,„(рис.
6.1, б) и соответствующем ему моменте короткого замыкания (пусковом моменте) М„. Повторный пуск возможен только после снижения на рузки до значения момента, меньшего, чем пусковой. Участок характеристики 3 — 4. При увеличении относительной частоты роторной ЭДС до значения, большего й, „Р, рост тока 1з (а вместе с ним и у,) продолжается, но это происходит за счет 131 Рис. 6.2. К условиям устойчивой работы на участке 3 — 4 механической характеристики (см. рис.
6.1),, роста реактивной составляющей 0 тока при уменьшении ега активной составляющей, т.е. при уменьшении сощ,. Магнитный М1 поток в зазоре также уменьша- ется. В результате по мере роста ' йв момент двигателя падает. Обычно на рассматриваемом участке характеристики устойчивая работа привода невозможна. В атом можно убедиться, рассмотрев зависимости М, = Т(й) и М, = у(й) (моменты записаны в относительных единицах) в точке их пересечения (рис. 6.2). Пусть существует малое приращение скорости дй, при котором моменты получают приращения ЬМ„и ЛМ„ выраженные через частные производные в точке а следукнцим образам: ам, — ам, ЬМ = — Ьщ ЛМ, = — 'Лй.
дй Используя основное уравнение механики, можно записать: г) Ьй ЛМ -ЬМ =Т— д е м где ҄— механическая постоянная привода, Т„= Уое/Ме (У— момент инерции). Этому равенству соответствует характеристическое уравнение бай 1'ам, ам,.1 ҄— — — ' — — ' ой= О. "бт ~дй ЭБ1 Второе слагаемое в нем будет положительным, т.е. точка л будет точкой устойчивой работы, при выполнении условия (дм,,~дй) — (ЭМ,./дй) «О.
В конкретном случае, показанном на рис. 6.2, это условие не выполняется. 132 Точка 4. Начало пускового режима. Значение момента двигателя равно М„, скорость равна нулю, относительная частота ЭДС неподвижного ротора равна относительной частоте напряжения источника питания. Пусковые токи статора и ротора обозначены 1!„и 12,. Участок характеристики 4 — 5. Режим торможения противовключением (противотоком). Режим характеризуется тем, что под действием активного внешнего момента, создаваемого исполнительным органом, ротор двигателя вращается против направления вращения поля статора.
Создаваемый двигателем момент является тормозным, токи статора и ротора превышают пусковые значения. Участок характеристики 1 — б. Режим рекуперативного торможения (генераторный режим). Режим характеризуется тем, что исполнительный орган вращает ротор в направлении, совпадающем с направлением вращения поля статора, со скоростью, большей скорости вращающегося поля. Значение Б, отрицательно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
