Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Так же как и в двигательном режиме, машина потребляет от источника питания необходимую для создания потока реактивную мощность, а активную мощность, получаемую с вала, за вычетом потерь отдает источнику питания. Критический момент в генераторном режиме М „по абсолютному значению превышает критический момент в двигательном режиме М„„. Для расчета момента двигателя и последующего построения механических характеристик может быть использована формула более простая, чем формула (2.2), если перейти от схемы замещения (см. рис.
1.2) к схеме замещения с вынесенным намагничивающим контуром: Г-образной схеме замещения (рис. б.3). При переходе к Г-образной схеме замещения, в которой намагничивающий контур /Бох вынесен на вход схемы, допускается определенная погрешность, возникающая в результате пренебрежения зависимостью намагничивающего тока 1„и потокосцепления Р от нагрузки двигателя, так как намагничивающий контур оказывается включенным непосредственно на напряжение питания Ц. В результате этого не учитывается падение напряжения от намагни- Лохм лоо"з я2 ~~2 Йо— 8 Р Рис. б.3.
Г-сбразная схема замещения асинхронного двигателя 133 чивающего тока в сопротивлении Я, + Гй,х„. Однако такое представление схемы позволяет получить более простые и наглядные выражения для определения момента и скорости в характерных точках механической характеристики. Как видно из рис. 6.3, роторный ток определяется выражением (6.1) где х„— иидуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя, х„= х,„+ х„. Электромагнитная мощность трехфазного двигателя, как утроенная мощность, рассеиваемая в сопротивлении Арйо/й„, определяется выражением Р,„= 312 Язй,/й,.
Подставляя в него начение тока ротора из формулы (6.1) и учитывая связь между электромагнитной мощностью и электромагнитным моментом М„= = Р,„р„1(йро~„„), можно получить выражение для электромагнитного момента в виде 2 И =3 Л г"Оэл.н (6.2), Значение пускового момента определяется с учетом того, что при неподвижном роторе частота роторной ЭДС й равна частоте напряжения на статоре йо., р„и, )12 и Иь~~.» йо~(Д + и ) + йо2х2~ (6.3) — + 1Ма Я цР (6.4) Подставляя это значение в выражение для момента, можно определить значение критического момента: (6.5) 3 р„(1,' 2 а,~„„„, Д-„~Т„7 134 Критическое значение относительной частоты роторной ЭДС находится в результате исследования на экстремум выражения (6.2): . где знак «плюс» соответствует двигательному режиму, а «минус»вЂ” тормозному.
Несмотря на наличие погрешности от упрощения схемы замещения, формулы (6.2) ... (6.5) широко используются при практических расчетах из-за удобства обращения с ними. Выражение для момента может быть записано в другой форме, в которой вместо частоты роторной ЭДС используется скольжение. Эти величины связаны между собой выражениями л = (СОО»л Р»СО)С СОО»л = СОр/О2О»л = СОрэ О20 . Поэтому вместо сомножителя р„/(соо,л„сор) в формуле (6.2) нужно записать р„ /(о22 нсооз) = 1(ядр ), где соо — синхронная скорость двигателя при данной частоте напряжения питания соо соо = соо IР . Слагаемое соО2х2 может быть представлено в виде ,,2 СООХл СООэлн (л!э+э'2«) Соозл (л'Сл+ л'2«) 1 О2О»л.н Величину соо„,(Х„+ Ц,) обычно, так же как в формуле (6.2), обозначают через х„„но под ней понимается индуктивное сопротивление короткого замыкания, рассчитанное не при номинальной частоте, а при той частоте, на которой в рассматриваемом режиме работает двигатель.
Тогда выражение для электромагнитного момента записывается в виде ЗЦ.Я2 зсоо ~(йс + к2 |я) + х„' ~ (6.6) 135 Так же, как это сделано при рассмотрении формулы (6.2), могут быть определены пусковой момент, критическое скольжение з„р и критический момент. Эти формулы в сведены в табл. 6.1. Используя формулу (6.6) при расчетах в элекгроприводах с частотным регулированием„нужно пересчитывать значения индуктивных сопротивлений, приведенных в каталоге, с учетом частоты, на которой работает двигатель в рассматриваемом режиме.
Иногда выражение для электромагнитного момента представляется в ином виде, при введении в него критического момента и критического скольжения: 1Х м) .н И Р 3 Ю и о х о о 1О о 1 о х 8 о. х о. Х 8 В + 18 18 6~ + 1Ь 1З о б х х о о х ы 8 х о о + Е~ + 1~ 18 1о И 8 8 18 сЧ 18 + 8 1У их + К >с 1 И~ И' + 8 С~ 18 + К Ф 13 ь 1 Фх Е И' Е~ Е и 1Х Е 8 18 +1 И 1З :Ы ю1;~, к 13 136 й й~ й х 8 х О й х х х Ф~ 2 х ИЕ х х о Р х х М х М х х й сй Е и ъ о х х зхо о х ххах ~-ох 8 ац „х о охх о х о %ох ооо о.
хоо и о Фх~ 8-о $кЯ х х ы оЗх х одх о~8 х хо а о х о 1~ + Е~ + $-- — Я М =2М вЂ” + — '+2з„.— ' з„з "Аз Эга формула называется уточненной формулой Клосса. В подразд. 8.3 для некоторого конкретного привода приведены результаты расчета механических характеристик, позволяющие оценить погрешность, связанную с переходом от Т-образной схемы замещения к Г-образной.
б.2. Оуг-регулирование скорости электропривода с асинхронным двигателем Б~Д-'регулированием, или скалярным регулированием, скорости электропривода с асинхронным двигателем называют регулирование, при котором изменение скорости достигается путем воздействия на частоту напряжения на статоре при одновременном изменении модуля этого напряжения. При П/~-'регулировании напряжение и ток рассматриваются как скалярные величины, т.е. используются модули этих величин.
Способ регулирования базируется на схеме замещения асинхронного двигателя (см. рис. 1.2), и на выражении для электромагнитного момента (2.2). При ПК~-регулировании вид механической характеристики определяется тем, как соотносятся между собой частота и значение напряжения питания статора двигателя. Таким образом, частота и напряжение выступают как два управляющих воздействия, которые обычно регулируются совместно. При этом частота принимается за независимое воздействие, а значение напряжения при данной частоте определяется исходя из того, как должен изменяться вид механических характеристик привода при изменении частоты, т.е., в первую очередь, из того, как должен изменяться в зависимости от частоты критический момент.
Такой способ регулирования скорости привода с асинхронным двигателем называется частотным, а характер согласования напряжения и частоты — законом частотного регулирования, определяемым требованиями, предъявляемыми к приводу конкретного объекта, для которого предназначен электропривод. В значительном числе случаев желаемым законом регулирования считается такой, при котором во всем диапазоне регулирования скорости поддерживается постоянство перегрузочной способности двигателя Квах лоп М„ 137 у2 /(/ц у2 а'о.. (я,/й ) +(ох,) а0 (6. где /с, = х /х, = Т, /Х,.
Исследование этого выражения на экстремум позволяет определить роторную критическую частоту: А Й ах Подставив это значение в выражение для момента двигателя, можно получить формулу для критического момента: М =+— р ьг (/з кр 2о0.„охи Бю (6.8) из которой следует, что при Ц /й, = сопзг критический момент остается постоянным независимо от частоты. Это доказывает, что если принятое допущение о равенстве нулю активного сопротивления обмоток статора справедливо, то для поддержания постоянства критического момента при частотном регулировании надо менять напряжение на обмотках статора пропорционально частоте.
В реальном двигателе активное сопротивление обмоток статора не равно нулю. Тем не менее допущение, что А, = О, оказывается приемлемым при рассмотрении характеристик двигателей большой мощности. Это объясняется тем, что в двигателе большой мощности проводники обмотки статора имеют большое поперечное сечение и, следовательно, омическое сопротивление обмотки действительно невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением. Если же рассматривается двигатель малой или сред- 138 где М „, — момент, максимально допустимый по условиям работы двигателя; ̄— номинальный момент. Для асинхронного двигателя с номинальным моментом М„это требование сводится к необходимости поддержания постоянства критического момента во всем диапазоне регулирования скорости изменением частоты.
Часто для реализации такого закона регулирования необходимо обеспечить постоянство отношения (///'= сопз1 или, что то же самое, (/, / Оа = сопзв Однако это справедливо лишь при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора. Покажем это, положив )?, = 0 в формуле (2.2). Тогда выражение для момента двигателя приобретет вид ней мощности, то пренебрежение активным сопротивлением статорной обмотки может привести к тому, что требование поддержания постоянства критического момента при изменении частоты выполняться не будет. Следовательно, в общем случае закон частотного регулирования, при котором напряжение меняется пропорционально частоте, не обеспечивает независимости критического момента от частоты. Это иллюстрирует рис.
8.4 (см. подразд. 8.3), на котором представлены механические характеристики, выполненные с соблюдением соотношения (/, /йа = сопзп Между тем, как видно из Т-образной схемы замещения (см. рис. 1.2), при пренебрежении активным сопротивлением статорной обмотки напряжение Ц равно напряжению за активным сопротивлением Е,. Из этого следует, что формулы (6.7) и (6.8) могут быль использованы и при Я, ~ О, если в них заменить напряжение на статоре Ц на напряжение за активным сопротивлением статора Е, и записать эти формулы в виде: (6.9) Таким образом, в общем случае для поддержания постоянства перегрузочной способности двигателя при частотном регулировании необходимо выполнять закон частотного регулирования в виде: (6.10) Е, / 1а~ = сопзк Из формулы (6.9) видно, что при этом момент двигателя зависит только от значения роторной частоты и не зависит от текущего значения частоты напряжения питания.
Вид механических характеристик показан на рис. 6.4. Частота аь определяет только положение механических характеристик по высоте относительно оси абсцисс. для обеспечения закона частотного регулирования, определяемого выражением (6.10), напряжение на статорных обмотках нужно увеличивать по сравнению с Е, на величину падения напряжения в статорной обмотке /,А, от тока статора. На рис. 6.5, где все переменные величины рассматриваются в относительных единицах, приведены три варианта упрощенных функциональных схем, поясняющие принципиальные возможности реализации закона регулирования Е, /в, = сопзп На каждой схеме асинхронный двигатель М получает питание от преобразователя частоты (ПЧ), вход- 139 Рис.
6.4. Механические характеристики злектропривола с асинхронным двигателем при законе частотного регулирования Е, /гао = сопаГ ными сигналами для которого являются сигнал задания частоты Б~ и сигнал задания напря- О жения 0;, представленные в от- носительных единицах. В первом варианте (рис. 6.5, а) по значениям напряжения на статоре г71 и тока статора Хп выпрямленных выпрямителем В, рассчитывается значение напряжения за активным сопротивлением, как Е, = Ц вЂ” Х1л, (Л, — сопротивление обмотки статора в относительных единицах), и строится замкнутый контур регулирования этой величины с регулятором напряжения (РН).
Поскольку контур замкнут по Е„сигнал на его входе должен быть задан пропорциональным (а в относительных единицах — равным) сигналу задания частоты го~, Сигналом задания напряжения О," на входе преобразователя частоты является выходной сигнал регулятора напряжения, который задает такое напряжение на статоре, при котором напряжение за активным сопротивлением статора будет пропорционально частоте. Во втором случае (рис. 65, б) ситнал задания напряжения на статоре г7; = Е, — т1й1 формируется непосредственно как сумма заданного значения напряжения за активным сопротивлением статора и величины, пропорциональной падению напряжения на активном сопротивлении обмотки статора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
