СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННО-РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Постановка задачи, методы исследования

Несмотря на широкое применение частотно-управляемых СРД в системах электроприводов с интенсивными режимами работы (ча­стые пуски, реверсы, остановы), достаточно простая инженерная методика исследования динамики привода в настоящее время не разработана.

Как показывают теоретические И экспериментальные исследова­ния динамических режимов работы синхронных и асинхронных дви­гателей, электромагнитные процессы, происходящие в этих машинах при изменениях скорости вращения, существенно влияют на их ме­ханические и моментно-угловые характеристики, в особенности при больших ускорениях и относительных значениях момента инерции привода [Л. 14—17]. Поэтому наиболее правильный подход к реше­нию вышеуказанных задач динамики заключается в совместном рассмотрении электромагнитных и механических (электромеханиче­ских) процессов, связанных с изменением магнитных полей и ки­нетической энергии вращающихся с переменными угловыми ско­ростями маховых масс привода.

Если учесть, что скорость вращения ротора СРД и частота на­пряжения источника питания в общем случае различны и являются переменными величинами, исследование электромеханических пере­ходных процессов при частотном управлении СРД связано с реше­нием нелинейных дифференциальных уравнений, содержащих три независимых параметра: величину напряжения, частоту его измене­ния и нагрузку. Очевидно, что при этих условиях аналитическое исследование динамики частотно-управляемых СРД затруднительно.

Внедрение в инженерную практику электронных машин значи­тельно расширило возможности исследования электромеханических переходных режимов СРД, работающих при переменной частоте.

Прй известных параметрах двигателя решение нелинейных диф­ференциальных уравнений, которые описывают работу СРД при переменной частоте, не представляет принципиальных затруднений, хотя схема модели оказывается в этом случае чрезвычайно слож­ной вследствие наличия большого количества синусо-косинусных элементов и блоков произведения.

Однако в ряде практических случаев электроприводы с частот - но-управляемыми СРД работают при небольших ускорениях (когда ротор двигателя успевает следовать за изменением скорости вра­щения магнитного поля), поскольку основным требованием к этим приводам является обеспечение строгого согласования скоростей вращения ротора и магнитного поля СРД в установившихся и пере­ходных режимах работы. Это обстоятельство позволяет пренебречь влиянием электромагнитных процессов и тем самым существенно упростить исследование переходных режимов, т. е. выполнить его при условии тождественности статических и динамических момент - но-угловых и механических характеристик двигателя.

Для ориентировки, в каких случаях допустимо пренебречь влия­нием переходных электромагнитных процессов на механический процесс, предложены [JI. 14—17] соответствующие критерии, по ко­торым можно определить максимальную разницу между динамиче­скими и статическими значениями механических и моментно-угло- вых характеристик или найти минимальные ускорения (замедле­ния), маховые массы и момент сопротивления, при которых с заданной степенью точности указанные характеристики будут от­личаться друг от друга. В частности, исследования работы син­хронного двигателя в процессе пуска и торможения, приведенные в работе [Л. 141, показывают, что для практической оценки необ­ходимости учета влияния электромагнитных процессов на величину электромагнитного момента следует сравнить величины механиче­ской постоянной и электромагнитной постоянной времени. При этом,

если у машины механическая постоянная в 2—3 раза больше элек­тромагнитной, то, согласно рекомендациям [Л. 14], влияние элек­тромагнитных процессов на переходные режимы можно не учи­тывать.

Ниже приведены исследования переходных режимов СРД без учета влияния электромагнитных явлений.