Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Расчет реакции электропри вода синхронным двигателем на изменение момента нагрузки Для пояснения особенностей работы электропривода с синх- тным двигателем ниже приводятся результаты расчета несколь- с переходных процессов, выполненных в среде МАТ?АВ 81пш11п(с структурной схеме, представленной на рис. 3,5. Расчеты выполнены для привода с двигателем, имеющим сле- ощие параметры': = 0,01; хв = 2; хе = 0,83„1 — ау— - 0,87; рр = 0„86; 1 — ае = 0,77; ьг= 0,9; 1 -ар = 0 89' Тв= 0 13; ТО = 0,08; Т~= 1,64; Тм = 1 с. ' Параметры синхронной машины МСС-82-4 мощностью !ОО кат предостав- ы автору проф.
Л.Н.токаревым. 211 1/(аТ, ) — са!„ соа 1/(а7;) -!с!/(аТт) 0 0 — сс! /(а Тт) !У!О !а ьа !ел! — (сг/(а Т,) 0 1/(аТт ) Ц 0 0 О 0 — тст/(аТ, ) Р 1/(аТт) За исходный принят режим идеального холостого хода при 17м,„= 1; озл „= 1; й,„„= 1,5; М .„= О; Оная = О. Расчет по приведенной в подразд. 3.3 матрице дает значения потокосцеплений; гу!лнач = 11 1ан!анан = О! 1 гнал = 1аО651 ! внач = Оа91 1Онач = О. Результаты расчетов переходных процессов в электроприводе, приведенные в виде осциллограмм (рис. 8.2, а), показывают реакцию привода на изменение момента нагрузки от нуля до значе- и, о.е; Е, р д; лг, о.е 0,8 0,6 0,4 0,2 -0,2 -0,4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Г,с га, о.е 1,003 1,002 1„001 0,999 0,998 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 с,с Рис. 8.2.
Реакция электропривода с синхронным двигателем на измене- ние нагрузки при Я, < М,„: а — кривые скорости, электромагнитного момента, угла нагрузки: 1 — скорость; 2 — электромагнитный момент; 3 — угол нагрузки; 6 — мгновенное значение скорости двигателя в переходных режимах 212 ния, меньшего предельно допустимого, т.е.
при О < О „. Определенное по выражению (3.10) значение предельного угла нагрузки равно О = 1,059 рад, чему при расчете по формуле (3.8) при О = = О соответствует максимальный момент двигателя Мл = 0,955. При г = 0 к двигателю через апериодическое звено с постоянной времени 0,2 с приложен момент нагрузки Й, = 0,2, в результате чего угол нагрузки увеличился ат нуля до значения 0,1417 рад.
со, о.е; е, рал; М, о.е 1,4 1,2 ! 0,8 0,6 0,4 0,2 о -0,2 0 1 2 3 '4 5 6 7 8 9 г,с й, о.е 1,ОО2 0,998 0,996 0,992 О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ос Рис. 8.3. Реакция привода с синхронным двигателем на изменение на- грузки при М, > М а -кривые скорости, угла нагрузки, момента: 1 — скорость; 2 — угол нагрузки; 3 — электромапнггныа момент; б — мгновенные значения скорости двигателя в увеличенном масштабе 213 Двигатель работает в двигательном режиме. Положительному значению угла 0 соответствует отставание пространственного вектора потокосцепления возбуждения Ч'г от вектора потокосцепления статора Ч', (см. рис. 3.2).
При г= 5 с изменен знак активного момента нагрузки. Двигатель перешел в генераторный режим при отрицательном значении угла нагрузки, чему соответствует опережение вектором потокосцепления ротора вектора потокосцепления статора. На рис. 8.2, б в увеличенном масштабе показано изменение мгновенного значения скорости двигателя в переходных режимах. На рис. 8.3„а показана реакция привода, работающего при напряжении возбуждения й, = 1,5 и моменте нагрузки М, = 0,2, на ступенчатое увеличение нагрузки до М, = 1,1 в момент времени г = 2 с. Такой момент нагрузки превышает предельно допустимое значение при данном токе возбуждения. Увеличение нагрузки привело к выпадению двигателя из синхронизма, что видно по тому„как резко возрастает угол нагрузки, а также по характеру изменения скорости, показанному в увеличенном масштабе на рис.
8. 3, б. Длл восстановления синхронного режима в момент времени г' = 5 с напряжение на обмотке возбуждения повышено до й, = 3. При этом предельно допустимое значение момента равно М„„= 1,636, а предельное значение угла нагрузки 0 = 1,21 рад. Двигатель втянулся в синхронизм при угле нагрузки 0 = 0,568 рад. Из рис. 8.3, б видно, что после окончания переходных процессов двигатель снова работает на синхронной скорости. 8.3.
Сравнение механических характеристик злектропривода с асинхронным двигателем, рассчитанных на основании Т-образной и Г-образной схем замещения На основании расчета механических характеристик электро- привода с асинхронным двигателем мощностью 1,1 кйт и разомкнутой системой управления по Т-образной и Г-образной схемам замещения оценивается погрешность от вынесения намагничивающего контура на вход схемы. Необходимые для расчета параметры двигателя приведены в подразд. 8.1. Для этого по формулам (2.2) и (6.2) при заданных значениях частоты в относительных единицах и соответствующих им значениях напряжения в вольтах рассчитываются значения электромагнитного момента М в ньютон-метрах для ряда значений относительной роторной частоты га,.
Расчет производится для двигатель- 214 Табл и ца 8.1 Расчет механической характеристики по формуле (2.2) ари 11, = 220 В; а, = 1 ного режима. Позтому диапазон изменения частоты роторной ЭДС лежит в пределах 0 < о!а < о!а. При ряде значений относительной частоты роторной ЭДС и соответствующих им значениях момента двигателя по формуле о! = оза„к„(оза — И„)/ра определяется угловая скорость двигателя, рад/с. Номинальная угловая частота, рад/с„ связана с номинальной частотой, Гц, выражением оз„а „= 2ф„'.
При необходимости оперировать со скоростью двигателя„об/мин, пересчет должен выполняться по формуле л = 30 оз/я. Расчет выполнен для четырех значений частоты йо — — 1; 0,7; 0,4 и 0,1 1озр — — 314; 220; 125,6 н 31,4 рал/с) при изменении напряжения пропорцио- ва=1 о, рал/с 50 0 5 1О М,нм Рис. 8.4.
Механические характеристики асинхронного двигателя при расчете по схемам замещения: 1 — Т-образной; 2 — Г-образной 215 8.4. Расчет механических характеристик электропривода с асинхронным двигателем и разомкнутой системой регулирования при поддержании постоянства критического момента Рассчитываются механические характеристики злектропривода с асинхронным двигателем мощностью 1,1 кВт и разомкнутой системой управления при законе частотного управления Е, /сь = = сопз1 и зависимости потокосцеплений статора и ротора от нагрузки в установившемся режиме.
Необходимые для расчета параметры двигателя приведены в подразд. 8.1. Кроме того, учтено влияние нагрева обмоток на их сопротивление и принято, что А~ = = 1,23 9,5 = 11,68 Ом; Л2 = 1,23 5,64 = 6,94 Ом. Соотношение Е, /йо определяется исходя из номинального режима двигателя: Е,„= ք— /,„К, = 220 — 2,73.11,68 = 188,1 В. Поскольку в номинальном режиме соо = аь„= 1, то Е, /юо = Е., „ /аь„= =188,1 В. Действующее значение потокосцепления статора определяется в соответствии с выражением (6.12) как Ч', = 188, 1/(1 314) = 0,599 Вб.
Момент двигателя в зависимости от И рассчитывается по формуле (6.9), потокосцепление ротора — йо формуле (6.13). Формула для тока статора определена из двух последних выражений (6.11): 1~ = се „„(Ч~~х2 — Ч'зх )/(х|хго). (8.2) 216 нально частоте Ц /йо —— Ц„ /(оо„(Ц„= 220 В; йо„= 1). Результаты расчета для Т-образной схемы замещения при (/, = Ц„= 220 В; а„= 1 приведены в виде табл. 8.1, полностью результаты расчета представлены в виде графиков на рис. 8.4. Как видно (см.
рис. 8.4), при переходе от Т-образной к Г-образной схеме замещения погрешность в определении критического значения относительной роторной частоты невелика. Погрешность в определении критического момента составляет около !0% на номинальной частоте и возрастает до 20% при уменьшении частоты в 10 раз. Обратим также внимание на то, что для рассматриваемого двигателя с номинальной мощностью 1,1 кВт изменение напряжения на статоре пропорционально частоте не обеспечивает постоянства критического момента, как зто и было показано в подразд. 6.2.
Таблица 8.2 Расчет статических характеристик при е' /И, = 188,1 В = соаз1 ния питания И, определяет только положение механических характеристик по высоте относительно оси абсцисс (см. рис. 8.5, а). в, раз/с 160 ч', Вб 0,5 120 0,4 0,3 30 0,2 0,1 0 4 Я 12 М Н .и 0 0,2 0,4 0,6 0,8 вр, о.с с б Рис. 8.5. Механические характеристики (а) и зависимости потокосцеп- лений статора и ротора от относительной роторной частоты (б) 217 Результаты расчета сведены в табл. 8.2 и представлены на рис. 8.5, а в виде графических характеристик.
Значения скорости в таблице рассчитаны при номинальной частоте: аз=а„„„(йз„-й,)/р„= =104„.ь (1-01,)/р Прн СЗС .. = 314 рад/С. Как следует из выражения (6.9), при рассматриваемом законе частотного регулирования момент двигателя зависит только от значения роторной ЗДС Бр. Зто означает, что частота напряже- На рис 8 5 б показаны зависимости потокосцеплений статоРа и ротора от частоты роторной ЭДС (нагрузки двигателя), рассчитанн е по формулам (6.12) и (6.13). 8 5 Оценка влияния переключения векторов напряжения на статоре на значения потокосцепления статора и момента асинхронного двигателя при прямом управлении моментом П, качественном рассмотрении влияния переключений вектор~~ напряжения на значения потокосцепления и момента двигател„будем оценивать результат переключения через некоторое Время,я после того, как переключение произошло.
Для удобства используем приведенные в табл. 4.2 значения напряжения, нормир ванные относительно напряжения в звене постоянного тока (у. Будем считать, что значения потокосцепления также нормируются относительно базового значения потокосцепления, принятого равным 'Ре = КТ, при значении базовой постоянной времени ҄— 1 с. Тогда, если вектоР потокосцеплениЯ в относительных единицах до переключения был Ч ыд„- — гу1дн~ч + Щгн~„, то после переключения и приложения вектора напряжения статора О, = = ц + д проекции вектора потокосцепления могут быть опре=и,„+,У о пелены по равенствам: ~~!лнач + ЙмЫ; у|У = ~Ф1тнач + Й|уаб (8.3) ' гце й и й,.
могут принимать значения 0,5; -0,5„0,866 -0,866 и О. е и„ Будем считать, что двигатель вращается против часовой стрелгги й,стг„как показано на рис. 6.! 4, в начальный момент времени век. р Ч, = Ф,„,„, модУль котоРого пРинЯт Равным единице, Расгголожен в секторе а(1) и повернут на угол О,„,„= 15 относительгто оси х, т,е. гу~ „, = ~Ч'в„„~соз0,„, = 1 соз15' = 0,97; гу1~,„= ~Ч'~„,„~з)пйы, =1 з)п15' 0,26. Таблица 8.3 Реакция вектора потокосцепления статора на перекпочение векторов напряжения Если в момент времени го будет приложен вектор Ц,, т.е. будут замкнуты ключи 1 — 2 — 3 (см. табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
