|
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.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
