АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Как и для двигателя независимого возбуждения, выходной величиной будем считать скорость вращения двигателя. Структур­ная схема двигателя также может быть получена на основании совместного' решения уравнений электрического и механического равновесия роторной цепи Однако асинхронный двигатель пред­ставляет сложную систему магнитосвязанных обмоток, описывае­мых нелинейными дифференциальными уравнениями Поэтому при исследовании переходных процессов с учетом того, что электро­магнитные процессы в асинхронном двигателе протекают намного быстрее, чем механические процессы нагрузки двигателя, электро­магнитными процессами в первом приближении обычно пренебре­гают. В этом случае структурная схема двигателя может быть полу­чена на основании уравнения движения электропривода и уравне­ния механической характеристики двигателя, т е при подключе­нии асинхронного двигателя к питающей сети в его обмотках мгно­венно возникают токи, определяющие также мгновенное появле­ние электромагнитного момента двигателя

Ниже будет показано, что в регулируемых электроприводах с асинхронным двигателем применяют регулирование скорости вращения изменением частоты напряжения, питающего двигатель Линеаризацию уравнений, описывающих переходный процесс, обычно проводят при малых отклонениях от установившегося зна­чения.

При работе привода на устойчивой части уравнение механи­ческой характеристики выражается формулой (II 87)

Учитывая, что при управлении асинхронным двигателем путем изменения частоты входной величиной является приращение ча­стоты питающей сети, выраженной через соответствующее измене-

6_Мс

Мн

3/7

Т1п

5п0

Пп

sH

Тмр

5s

гмк

) ~»

M„sK

<$г

Ф

8п

Пп

дм дмс М* Мн

Рис 29 Структурная схема асинхронного двигателя

ние скорости вращения 8п0, а выходной — отклонение скорости вращения двигателя бп, получаем следующую систему уравнений в относительных единицах:

flo

т _ 2мк

8п ( бМ 6АІ

ш :6s = -^> (II 91)

бs, (II 92)

(И 93)

‘о

Ма ма ) Тыр ’

гг. GD-Sufin

где Т„ = - g~oxr - — электромеханическая постоянная времени, с,

иО,^/Иц

60/

—синхронная скорость вращения двигателя при установившемся движении, об/мин;

sH = п° ~п - — номинальное скольжение, соответствующее п О

номинальному моменту Мн Рассматривая уравнения (II 91)—(II 93) как уравнения звеньев, выходная величина которых находится в левой части, а входная величина в правой части уравнения, получаем структурную схему двигателя, представленную на рис 29. Таким образом, асинхрон­ный двигатель как объект регулирования в первом приближении представляет замкнутую систему с единичной обратной связью, имеющую одно управляющее воздействие (бп0) и одно возмущаю­щее (8МС).

В статоре синхронного двигателя (рис 30, а), как и в асинхрон­ном двигателе, создается вращающийся магнитный поток Ротор­ная обмотка (обмотка возбуждения) получает питание от источника постоянного тока и создает неподвижный относительно ротора по ток возбуждения Ф0 Так как для работающих машин переменного тока магнитные потоки ротора и статора должны быть неподвижны

Utip

ft

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ

а

относительно друг друга, то скорость вращения ротора в установившемся режиме всегда равна скорости вращения маг­нитного потока статора, т е синхронной скорости враще­ния п0

Вращаясь вместе с ротором, поток Ф0 наводит в обмотке статора э д с. Е0 При идеаль ном холостом ходе, когда сила

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Рис 30 Схема включения (а) и упрощенные векторные диаграммы ненагруженного (б) и нагруженного («) синхронного двигателя читать ^1ф-*6)

тока статора равна нулю, э. д. с. Е0 должна точно уравновеши­вать напряжение сети £/1ф, т. е. быть равной и противоположной по фазе напряжению сети £/1ф, а оси магнитных потоков статора и ротора должны совпадать. Векторная диаграмма для данного случая представлена на рис 30, б

При нагрузке ротор затормаживается и ось магнитного потока ротора отстает на некоторый угол 0 от оси магнитного потока ста­тора, но ротор продолжает синхронно вращаться с полем статора В результате возникает сдвиг фаз между Е0 и £/1ф и по обмоткам статора протекает ток /1ф Намагничивающая сила тока /1ф и на­магничивающая сила тока возбуждения создают суммарный ма­гнитный поток Ф, вращающийся с синхронной скоростью

Поток Ф наводит в обмотке статора э д с £1ф, а ток /1ф соз­дается геометрической разностью векторов напряжения £/1ф и э. д. с. £1ф) т. е.

/1ф^-1ф~£іф-, (II 94)

—л

Где XL — индуктивное сопротивление обмотки статора от потока рассеяния.

Таким образом, благодаря магнитному взаимодействию между статором и ротором, ротор вращается синхронно с полем статора. Для двигательного режима ведущим является поток статора, а ве­домым поток ротора. Если ведущим является ротор синхронного двигателя, а ведомым поток статора (т. е. поток ротора опережает поток статора на угол 0), то синхронная машина работает в генера­торном режиме.

Для практических расчетов удобно пользоваться упрощенной векторной диаграммой, при построении которой принимают, что ток в статоре создается геометрической разностью векторов напря­жения £/1ф и э. д. с. Ео, создаваемой потоком возбуждения Ф0. При этом ток статора определяется так называемым синхронным реактансом Xs, который учитывает индуктивное сопротивление как от главного потока реакции якоря, так и от потоков рассеяния, т. е.

/іФ= " (П.95)

При построении векторной диаграммы следует помнить, что

э. д. с. Е0, создаваемая в двигателе, носит характер противодей­ствующей э. д. с. Тогда угол 0 будет соответствовать углу между векторами £/1ф и —Ё0. В зависимости от режима работы вектор —Е0 отстает от вектора £/1ф и угол 0 положителен (двигательный режим) или опережает вектор £/1ф и угол 0 отрицателен (генера­торный режим). (

На рис. 30, в приведена упрощенная векторная диаграмма синхронного двигателя для двигательного режима, когда ток отстает от напряжения и1ф на угол ф (вектор /1ф перпендикулярен вектору 11фХ5 и отстает от него на 90°).

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ЧАСТОТНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

■Ч- В случае подачи на вход разомкнутой одноконтурной системы гармониче­ского колебания синусоидального типа с угловой частотой ш (для удобства сину­соидальную функцию, изображаемую на комплексной плоскости вектором, за­меняют показательной функцией с …

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

В замкнутых системах автоматического управления под дей­ствием различных возмущений возникает переходный процесс, характеризующий переход системы из одного установившегося состояния к другому. Характер переходного процесса зависит от свойств и характеристик системы, …

ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Электромашинные преобразователи частоты включают вра­щающиеся электрические машины, имеют механический метод управления частотой, громоздки в своем исполнении. Развитие силовой полупроводниковой техники привело к созданию регули­руемых электроприводов переменного тока, получающих питание от …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.