ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Закон управления при постоянстве главного потокосцепления АД
Компенсация падения напряжения в активных сопротивлениях обмотки статора устраняет снижение главного потока с понижением частоты, обусловленное ими самими, но не устраняет снижения потока с увеличением нагрузки из-за падения напряжения на индуктивных сопротивлениях. Рассматриваемый закон частотного управления предполагает полную компенсацию напряжения как на активном сопротивлении Ru так и на индуктивном сопротивлении статора cojLla. В этом случае е0 = (ОіЩ не зависит от нагрузки при данной частоте. При таком управлении основной электромагнитный поток двигателя становится больше, чем в режиме компенсации падения напряжения на активных сопротивлениях обмотки статора и сохраняет постоянное значение при всех частотах и при всех значениях момента нагрузки. Этот режим эквивалентен режиму работы двигателя при постоянстве главного потокосцепления (|/0 = const).
Таким образом, характерная особенность этого режима состоит в том, что магнитное состояние АД не зависит от изменения частоты и нагрузки.
Механические характеристики в режиме j/0 = const описываются следующими уравнениями:
р = со1*-со*; (3.42)
Рном $0 (р)
За расчетное базовое значение главного потокосцепления принимают его величину при холостом ходе АД или в точке номинального режима.
На рис. 3.14 приведены рабочие характеристики: механические и напряжения статора АД типа 4А132М6, имеющего Рном = 7,5 кВт, в режиме [/0* = Уоном* = 1 ■ Благодаря поддержанию постоянным главного потокосцепления независимо от частоты и момента нагрузки перегрузочная способность двигателя существенно возрастает. В нашем примере критический момент увеличился в 1,8 раза.
Критическое скольжение в рассматриваемом режиме зависит только от активного сопротивления и индуктивности рассеяния обмотки ротора, а критический электромагнитный момент определяется величиной главного потокосцепления и значением индуктивности рассеяния обмотки ротора. Пренебрегая эффектом вытеснения тока в роторе, можно получить следующие выражения для расчета координат критической точки в данном режиме:
|
А X |
|
2 о |
Рк = ±
(3.44)
|
= ± |
^Оном Ур* Рном 2Х
2 а
Момент двигателя в режиме короткого замыкания рассчитывается по формуле
|
СО,, |
|
j0hom |
|
Мк. з* — |
|
(3.45) |
|
Vo* |
|
l + *2A“[2]q |
|
На рис. 3.14, б построены кривые, иллюстрирующие закон регулирования напряжения статора в зависимости от частоты и электромагнитного момента двига теля. Эти кривые показывают, какое напряжение должно быть подано от ПЧ в режиме управления Vo* = Vohom* = 1. В частности, при 0,75 < со!* < 1 напряжение статора значительно превышает номинальное, особенно при больших моментах. На рис. 3.15 показаны зависимости тока намагничивания и главного потокосцепления АД в режиме Ц/0* = Уоном- Электромеханические характеристики двигателя в режиме постоянства главного потокосцепления рассчитываются по следующим формулам: |
|
J. = 1 j |
|
|
coi* =0,75! ^ 1 coi*=0,5 j ' ■ coj*=0,25] *—-* ^ і і і |
|
0,5 |
|
|
|
0 |
|
Рис. 3.14. Рабочие характеристики: механические (а) и напряжения статора (б) АД типа 4А132М6 В режиме Vo. = Уоном. = 1 |
|
ei(P). |
|
■'Оном |
|
(3.46) (3.47) |
|
/1* = Vo* |
|
Єї ном So (P) |
|
MP) |
|
j0hom |
|
h* - Vo*, |
|
^2hom So (P) |
|
|
2 4
a
|
Рис. 3.16. Зависимость токов статора (а) и ротора (б) АД от момента М„ в режиме Vo* = VOhom* |
|
*10* |
§0ном 1 + № + Х2а ) ^22(0?*
|
Зная токи /j, и /2», при заданном j/0* нетрудно рассчитать суммарные потери и коэффициент полезного действия двигателя, преобразователя частоты и системы ПЧ—АД в целом. Результаты расчета энергетических характеристик суммарных потерь и КПД АД и системы ПЧ—АД проиллюстрированы на рис. 3.17, 3.18. Харак- |
Єн
|
|
|
Рис. 3.18. Энергетические характеристики суммарных потерь (а) и КПД (б) системы ПЧ—АД в режиме Щ, = ЦТ Оном* |
|
|
|
Рис. 3.17. Энергетические характеристики суммарных потерь (а) и КПД (б) АД в режиме |/„. = у о „ом* |
тер поведения энергетических характеристик в рассматриваемом режиме |/0* = У о ном* качественно схож с кривыми в режиме управления |/1* = і|/іном*- Вместе с тем количественно эти два режима отличаются в области малых и больших нагрузок. За счет уменьшения потерь в двигателе и преобразователе частоты, зависящих от токов статора и ротора, при перегрузках наблюдается увеличение КПД двигателя и системы ПЧ — АД.
Отметим следующие особенности режима постоянства главного потокосцепления:
в верхнем диапазоне частот примерно отсо1*=0,5...0,8досо1*=1 напряжение «!» значительно превышает номинальное, особенно при больших скольжениях;
скольжение рк и момент Мк* принимают постоянные значения и зависят лишь от параметров двигателя;
опрокидывающий момент AfK* при щ = const больше, чем в режиме |/j = const, что достигается за счет превышения напряжения статора.
