ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Закон управления при постоянстве полного потокосцепления обмотки ротора
При поддержании постоянства полного потокосцепления ротора независимо от изменения частоты и момента нагрузки обеспечивается точная компенсация падения напряже-
ния на полном сопротивлении обмотки статора и падения напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки ротора. Если путем регулирования напряжения компенсировать результирующее падение напряжения на элементах Ru соїL{a и соїL2a по условию е2 = к(аи получим режим управления с постоянством потокосцепления обмоток ротора |/2 = const.
В режиме постоянства потокосцепления ротора механические характеристики АД описываются следующими уравнениями:
|
(3.48) (3.49) |
|
Р = со!* - со*; Р |
|
У22* |
|
Рь |
или в явном виде
|
м* |
|
(3.50) |
СО* = СО]* -
V2*
|
|
|
Л |
|
м* |
|
2 |
а |
4 |
м. |
|
1 1 1 1 -L |
і і і і L |
|
их. |
|
Рис. 3.19. Механические характеристики (а) и характеристики напряжения статора (б) АД в режиме |/2. = V 2 ном* |
|
|
|
Как следует из уравнения (3.50), в режиме j/2 = const механи- буждения. Для сравнения приведем уравне- |
|
где со0* — относительная скорость идеального холостого хода, со0* = = С00/COqhomj Яя2* — относительное суммарное сопротивление якорной цепи, ЛяХ* = Дях/Дя. ном; Ф. — относительный магнитный поток, Ф* = — Ф/Фном* Обычно в частотно-регулируе - мых электроприводах реализуется режим постоянства потокосцепления ротора |/2 = |/2н0м - Механические характеристики двигателя и характеристики напряжения статора АД типа 4А132М6 в режиме ц/2* = 1/2ном* показаны на рис. 3.19. Механические |
|
со* = со0* - |
|
я2> |
характеристики (см. рис. 3.19, а) соответствуют фиксированным частотам. Перегрузочная способность асинхронного двигателя в режиме i|/2* = У2ном* теоретически неограниченна и достигается путем непрерывной компенсации напряжения на полном сопротивлении обмотки статора и индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки ротора путем регулирования напряжения статора. Зависимости напряжения обмотки статора от частоты и момента (см. рис. 3.19, б) в этом режиме показывают необходимость регулирования напряжения статора при изменении как частоты, так и момента нагрузки. Причем для обеспечения высокой перегрузочной способности двигателя здесь требуется более высокое напряжение ПО Сравнению С режимом |/0* = Уоном*-
|
|
|
Рис. 3.21. Зависимости токов статора (а) и ротора (б) АД от момента М, В реЖИМе 1|/2. = У 2 „ом* |
На рис. 3.20 показаны зависимости тока намагничивания и главного потокосцепления АД В режиме |/2* = У2ном*. Особенностью режима |/2« = j/2hom* по сравнению с ранее рассмотренными режимами управления является непрерывное увеличение результирующего тока намагничивания и главного потокосцепления двигателя при увеличении момента нагрузки. Это свойство принципиально отличает данный режим от других режимов при частотном регулировании скорости асинхронного двигателя. За счет него сохраняется линейность механических характеристик.
|
а |
|
Рис. 3.20. Зависимости тока намагничивания (а) и главного потокосцепления (б) АД от момента М. в режиме у 2. = у 2 ном* |
Главное потокосцепление двигателя и результирующий ток намагничивания в режиме постоянства потокосцепления ротора определяется следующими выражениями:
|
|
|
Vo* = |
Выражения для токов статора и ротора приводятся к виду:
|
|
|
4.= 1 + Хь'Х2„)-£мА |
Ток статора в режиме идеального холостого хода определяется по формуле
1 V2*
V^Ihom ^ИО
|
|
|
'ном |
Ток статора и электромагнитный момент короткого замыкания:
На рис. 3.21 показаны зависимости токов статора и ротора АД от момента Л/* в режиме |/2* = V2hom - Токи статора и ротора не зависят от частоты и определяются нагрузкой двигателя. Заметим, что ток статора при моментах М* > 1 изменяется практически линейно, а ток ротора — строго линейно во всем диапазоне изменения момента нагрузки. При этом токи статора и ротора при перегрузке в рассматриваемом режиме несколько меньше по сравнению с режимами постоянства потокосцепления статора и главного потокосцепления.
Энергетические характеристики суммарных потерь и КПД АД и системы ПЧ—АД в режиме |/2* = V2hom* приведены на рис. 3.22 и 3.23. При рабочих нагрузках энергетические характеристики двига-
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.22. Энергетические характе - Рис. 3.23. Энергетические характеристики суммарных потерь (а) и ристики суммарных потерь (а) и
КПД (б) АД в режиме |/2. = v|/2h0m* КПД (б) системы ПЧ—АД в режи
ме |/2. = V2„om.
теля И В целом системы ПЧ —АД В режиме |/2* = У2ном* практически не отличаются от энергетических характеристик в режиме |/0 = Уоном - Однако при перегрузках энергетические показатели электропривода в режиме |/2 = У2ном несколько выше, что обусловлено снижением электрических потерь в двигателе и преобразователе частоты. Это обстоятельство следует учитывать при обосновании закона частотного управления.
При учете насыщения магнитной цепи АД в режиме постоянства потокосцепления ротора магнитное состояние двигателя определяется без использования итерационной процедуры. Расчет магнитного состояния АД производится в следующей последовательности. Для каждой точки (Л/*, со*) механической характеристики оз» = со»(М«), соответствующей фиксированной частоте coj, и описываемой уравнениями (3.42) и (3.43), определяется магнитное состояние двигателя по следующим формулам:
|
V2 |
|
Vo* = |
|
V8 |
|
<2 Щ* *0* = /о* (Vo*); Xq ~ ^43ном ~-- 1о* |
|
2 і у2 Рном М} 2*+Л2а— |
|
Оном |
Зная сопротивление XQ и рассчитав для него коэффициенты Ь, с, d и е, переходят к расчету рабочих характеристик АД. При этом можно пользоваться исходными выражениями характеристик АД, например выражениями (3.6)...(3.8), (3.11) и др.
