Microsoft Word Кожеуров222. doc

Закон управления при постоянстве полного потокосцепления обмотки 
статора. Известно, что причиной уменьшения потока при законе пропорционального, 
управлении является влияние активного сопротивления 
обмотки статора [17,53]. В 
этом случае большая часть напряжения на статоре падает на сопротивлении 
, 
а мень-
шая часть приходится на намагничивающий контур (см. рис. 1.1). Для устранения влияния 
активного сопротивления статора на характеристики АД напряжение на статоре 
регулируется так, чтобы электродвижущая сила (ЭДС) 
, эквивалентной схемы 
замещения не зависела бы от нагрузки. При этом для сохранения максимального момента 
двигателя 
по мере снижения 
должна уменьшаться пропорционально. Таким 
образом, приходим к режиму, который характеризуется соотношением 
, 
где 
k — 
коэффициент пропорциональности между 
. Этому условию соответствует режим 
работы двигателя при постоянстве полного потока, сцепленного с обмоткой статора. В 
частном случае 
, что соответствует режиму управления при постоянстве 
. В режиме постоянства 
полностью компенсируется падение напряжения на 
активных сопротивлениях статора. Этим устраняется влияние активных сопротивлений на 
главный поток двигателя. 

---

64
При пренебрежении эффектом насыщения магнитных цепей двигателя и вытеснения 
тока в роторе уравнения механической характеристики в режиме постоянства 
приводятся к следующему виду: 
Описанная ранее процедура расчета механических характеристик двигателя в 
режиме пропорционального управления полностью применима для режима 
. 
На рис. 3.9 приведены механические характеристики и характеристики напряжения 
статора АД типа 4А132М6 при 
.
Расчеты выполнены при фиксированных 
частотах. В этом режиме напряжение на статоре регулируется так (см. рис. 3.9, 
б), 
чтобы 
падение напряжения на активных сопротивлениях обмотки статора полностью 
компенсировалось. Режим 
принципиально отличается от режима 
пропорционального управления тем, что в нем напряжение поставлено в зависимость не 
только от частоты 
но и от нагрузки 
. 
С увеличением нагрузки напряжение 
увеличивается на столько, на сколько это необходимо, чтобы компенсировать 
напряжение, падающее на активном сопротивлении обмотки статора. В результате 
результирующий ток намагничивания и главное потокосцепление становятся незави-
симыми от частоты и изменяются только при изменении момента нагрузки. Зависимости 
тока намагничивания и главного потокосцепления АД от момента 
в режиме 
приведены на рис. 3.10. 
Для линейной магнитной цепи двигателя ток намагничивания и главное 
потокосцепление могут быть рассчитаны по следующим формулам: 
В этом режиме абсолютное скольжение 
и момент 
не зависят от частоты 
и будут иметь те же значения, что и при 
, если обеспечивается постоянство 
, т.е. обеспечивается то потокосцепление, которое имеет место при 
номинальном режиме работы двигателя. 

---

65
Аналитические выражения абсолютного скольжения и электромагнитного момента в 
критической точке при линейной магнитной цепи АД и пренебрежении вытеснением тока 
в роторе имеют следующий вид: 
Момент двигателя в режиме короткого замыкания рассчитывается по формуле 
При 
асинхронный двигатель работает при скольжении 
на всех частотах, хотя жесткость механической характеристики падает с увеличением 
момента. Однако при фиксированном значении момента уровень падения скорости для 
всех характеристик одинаков. 
Уравнения электромеханических характеристик в режиме 
const описываются 
следующими выражениями: 

---

66
Подставив в формулу (3.35) 
найдем ток статора в режиме идеального 
холостого хода: 
Ток статора в режиме короткого замыкания получим из (3.35) при значениях 
: 
На рис. 3.11 приведены зависимости токов статора и ротора АД от момента 
в 
режиме 
. Токи в обмотках статора и ротора не зависят от частоты и 
увеличиваются с увеличением момента нагрузки, что сказывается на характере 
изменения суммарных потерь в двигателе и его КПД. В связи с этим при любом 
фиксированном моменте нагрузки за счет потерь в стали и механических потерь 
суммарные потери в двигателе с уменьшением частоты будут уменьшаться. Вместе с тем 
на рис. 3.12 видно, что с увеличением момента потери в двигателе мало зависят от его 
частоты за счет преобладающего влияния потерь в меди обмоток статора и ротора. 
Энергетические характеристики суммарных потерь и КПД АД в режиме 
приведены на рис. 3.12. Сравнение режимов пропорционального управления и 
постоянства потокосцепления обмотки статора по энергетическим показателям 
показывает существенное преимущество последнего при низких частотах и изменении 
нагрузки двигателя в широких пределах. Суммарные потери АД в режиме 
меньше, а КПД выше. 

---

67
Энергетические характеристики суммарных потерь и КПД системы ПЧ—АД в режиме 
представлены на рис. 3.13. Потери в системе монотонно возрастают с 
увеличением момента и, как видно на рис. 3.13, зависят от частоты. Общий характер 
поведения потерь при фиксированном значении момента и изменении скорости двигателя 
сохраняется, т.е. уменьшение частоты приводит к уменьшению потерь в системе ПЧ—АД. 
В целом коэффициент полезного действия электропривода в режиме 
больше 
по сравнению с режимом пропорционального управления. 

---

68
При учете насыщения расчет характеристик в режиме 
сводится к решению 
итерационным методом следующих нелинейных уравнений: 
Для применения итерационной формулы метода касательных уравнение (3.37) 
приводится к виду 
Тогда описанная ранее процедура алгоритма решения нелинейных уравнений 
(3.27)...(3.30) сохраняется и для данного случая. 
Расчет механической характеристики при 
ведется в следующей 
последовательности. При 
фиксируется значение частоты 
. Последовательно 
для каждого 
из заданного диапазона значений 
решается система 
уравнений (3.37) ...(3.40). В качестве варьируемой переменной используется главное 
потокосцепление 
. Искомым решением является 
для заданных 
. Зная 
определим электромагнитный момент 
: 

---

69
В результате совместного решения уравнений (3.37)... (3.41), находим зависимость 
скорости 
от электромагнитного момента 
двигателя при фиксированной частоте 
. 
Для расчета рабочих характеристик вначале определяется потокосцепление ротора: 
Затем по формулам 
рассчитываются напряжение 
, ток статора 
, ток ротора 
и другие 
характеристики двигателя. 
Анализ характеристик АД в режиме 
показывает, что при всех частотах 
двигатель работает в условиях, наиболее близких к условиям его работы при 
номинальной частоте, а его скольжение 
и момент 
с линейной характеристикой 
намагничивания постоянны и зависят лишь от его параметров. 
Осуществление закона управления при постоянстве потокосцепления статора 
сложнее, так как напряжение на статоре в этом случае должно изменяться в функции 
частоты 
и нагрузки 
. Реализовать такой закон управления в параметрической 
форме не представляется возможным. На практике режим 
обеспечивается 
регулированием непосредственно 
либо 
для чего в системах автоматического 
управления предусматриваются соответствующие датчики или вычислители.