Статические механические характеристики АД, при частотном управлении с компенсацией падений напряжений
Для получения основных соотношений воспользуемся Т-образной схемой замещения АД, которая достаточно точно отражает реальные физические процессы в двигателе, и принимаем следующие допущения (схема изображена на рис. 5.11.1):
а) пренебрегаем потерями в стали и не учитываем её насыщение, т.е. в намагничивающей ветви учитываем только сопротивление Xμ.
б) напряжение и магнитный поток в зазоре считаем синусоидальным.
Поскольку в общем случае величина питающего напряжения и его частота изменяются, будем использовать систему относительных единиц. На схеме рис. 5.11.1.
; 
Абсолютное скольжение
Найдя из схемы замещения 
, и подставив значение в уравнение электромагнитного момента 
, после преобразований получим уравнение механической характеристики АД при частотном управлении:
, где
; 
; 
; 
; 
Критический момент и критическое скольжение
; 
При пропорциональном законе управления 
, который можно графическим представить в относительных единицах в виде прямой (рис. 5.11.2). точке А, для которой f1=f1H (j1=1) и U1=U1H (V1=1), соответствует естественная механическая характеристика. При пропорциональном законе, как известно из ранее изложенного, с уменьшением частоты перегрузочная способность двигателя уменьшается, особенно при j1<0,5. Чтобы она оставлялась неизменной, напряжение необходимо изменять в меньшей степени, чем частоту (см. пунктир на рис.5.11.2)
|
|
|
Механические характеристики в этом случае будут иметь вид, изображенный на рис. 5.11.3. Иначе говоря, можно подобрать такую зависимость напряжения U1 от частоты f1, которая обеспечит постоянство критического момента при изменении частоты, в том числе и при j1=0.
При малых частотах ток, потребляемый двигателем, больше, чем на естественной характеристике и двигатель сильно греется. Если же ему обеспечить номинальный нагрев, то придется уменьшить напряжение, что приведет к уменьшению Мкр. Получается, что принципиально невозможно реализовать закон U1=f(j1), при котором удовлетворялись бы 2 противоречия, т.е. обеспечение перегрузочной способности и нормального нагрева двигателя при снижении частоты. Для удовлетворения этих противоречий закон регулирования должен быть таким, чтобы напряжение изменялось не только в функции частоты, но и в функции нагрузки на валу двигателя. Этим самым можно обеспечить постоянство потокосцеплений (о чем было сказать выше).
Выразим потокосцепления, наводящие в обмотках статора и ротора ЭДС Е1, E2, E12 (ЭДС взаимной индукции без учета потоков рассеяния), а также эти ЭДС в относительных единицах.
; 
; 
; 
; 
; 
; тогда
; 
; 
.
Рассмотрим сначала управление при ys=const. Этот случай соответствует такому регулированию приложенного к статору напряжения, при котором обеспечивается компенсация падения напряжения на r1. Можно считать, что к схеме приложено напряжение не U1, а E1 (см. рис. 5.11.1). ЭДС e1 в этом случае становится независимой от нагрузки, т.е. постоянной при данной частоте. При изменении частоты теперь нужно изменять напряжение U1 пропорционально изменению частоты. Будет изменяться и e1. Это соответствует стабилизации потокосцепления 
. Если же будет изменяться нагрузка, то дополнительно нужно регулировать напряжение U1 т.о., чтобы скомпенсировать изменившееся падение напряжения на r1 и этим самым обеспечить как постоянство e1, так и постоянство y1.
|
|
|
Уравнение механических характеристик в этом случае можно получить, положив в исходном уравнении b=0, d=0, т.к. компенсация падения напряжения на r1 равносильна тому, как будто бы этого сопротивления вообще нет. Вместо V1 нужно положить e1. Для сокращения записи уравнения обозначим 
через K. Тогда
; 
Рассчитав и изобразив механические характеристики для разных частот, получим увеличение Мкр ~ на 20% по сравнению с Мкр на естественной характеристике (см. рис. 5.11.4). В этом случае, как показывает анализ, потери в меди постоянны, потери в стали при снижении частоты уменьшаются. Т.о., если двигатель снабжен независимой вентиляцией, можно обеспечить длительный режим его работы без перегрева, как при больших, так и малых частотах.
|
|
|
Если обеспечить постоянство Е12(e12), получим закон, при котором будет постоянным поток в зазоре, т.е y12=const. Этого можно добиться, компенсируя падения напряжения на r1 и x1 путем увеличения напряжения, подводимого к статору. При изменении частоты нужно пропорционально изменять Е12, что и соответствует компенсация падений напряжения на r1 и x1.
В этом случае можно считать, что r1=0; x1=0, следовательно b=0; d=0, c=x2’, e=1. Уравнение механических характеристик и значение Мкр после подстановки в основное уравнение вместо V1 ЭДС е12 иметь вид:
; 
Анализ показывает, что в этом случае получим увеличение Мкр примерно в 2 раза при всех частотах по сравнению с Мкр на естественной характеристике, что отраженно на рис. 5.11.5. При снижении частоты относительная жесткость характеристик возрастет.
Если напряжение, подводимое к статору, регулировать т.о., чтобы скомпенсировать падение напряжения и на.r1и на x1 и на x'2, то можно обеспечить постоянство потокосцепления ротора (y2=const). В этом случае можно считать, что двигатель питается напряжением E2, а не U1. Компенсация падений напряжения на этих сопротивлениях равносильна тому, что как будто этих сопротивлений нет вообще, следовательно, b=0; с=0; d=0; е=1. Подставляя в основное (исходное) уравнение вместо V1 e2, получим уравнения механических характеристик
|
|
|
; 
Зависимость М от скольжения линейна. Характеристики получаются такими, как у компенсированного двигателя постоянного тока независимого возбуждения (рис. 5.11.6). Перегрузочная способность теоретически равна ¥. Именно этот вариант и реализуется в современных системах частотно регулируемых электроприводов.
При компенсации падения напряжения еще и на r'2, можно получить абсолютно жесткие характеристики с постоянным скольжением. Но это дается очень дорого, поэтому компенсацию падения напряжения на всех сопротивлениях двигателя, включая r'2 никогда не осуществляют.
В заключении отметим, что при реализации рассмотренных здесь законов возможности АД используется полностью. Система электропривода, обеспечивающая эти законы, называется системой Transvector.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 608; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!