3.6. Факторы нестабильности момента в системах с индукционными двигателями

Основные факторы, определяющие стабильность требуемого закона изменения момента:

• Влияние несинусоидальной формы напряжений при синусоидальном распределении магнитного поля в двигателе;

• влияние законов изменения токов и пространственного распределения поля в двигателе и их взаимосвязь;

• различные значения электромагнитного момента в статических и динамических процессах.

Ясно, что синтез силовой части различных ЭП проводят в предположении синусоидального распределения энергии в рабочем зазоре двигателя и синусоидальных токов установившегося режима, при заданной номенклатуре управляющих (возмущающих) воздействий и заданной точности воспроизведения момента. Однако реальные полупроводниковые преобразователи обеспечивают форму токов, отличающуюся от синусоидальной формы. Распределение индукции в рабочем зазоре реальных двигателей также может существенно отличаться от гармонического закона.

Поэтому даже в условиях установившегося режима работы ЭП, характеризуемого требуемыми постоянными значениями момента при постоянстве частоты вращения, внутри ЭП имеется источник нестабильности момента, который должен компенсироваться в замкнутой системе регулирования.

Эта нестабильность может быть полностью устранена или, по крайней мере, существенно снижена путем рационального сочетания преобразователя и двигателя. Так как при одинаковых относительных амплитудно-частотных спектрах временного и пространственного распределения индукции фазовая скорость одинакова для всех гармоник, и в создании вращающегося поля принимают участие все гармоники.

Согласование режима несинусоидального питания, обеспечивающего совпадение относительного амплитудно-частотного спектра тока со спектром пространственного распределения относительной индукции, может быть также частично возложено на замкнутую систему регулирования. При управлении асинхронным двигателем с одновременным изменением частоты и действующего значения напряжения преобразователя возможно изменение частоты и уровня действующего напряжения преобразователя так, чтобы форма кривой тока преобразователя стала подобной форме пространственной кривой индукции на полюсном делении двигателя.

Неточность настройки ЭП для динамических режимов работы существенно связана с отождествлением электромагнитного момента в статических и динамических режимах работы. В последнее время доказано, что электромагнитные силы в динамических процессах зависят от токов и их производных по координате перемещения и могут быть представлены суммой статической и динамической составляющих, причем динамическая составляющая в значительной мере зависит от интенсивности движения. В результате мгновенное значение электромагнитного момента (m) одной фазы асинхронного двигателя:

,

где индекс «с» относится к статору, а индекс «р» – к ротору,L_cp– взаимная индуктивность,L_p– индуктивность ротора.

Применяемая в настоящее время форма определения момента соответствует статической составляющей и имеет вид:

.

Если настройка ЭП производится на основании статической формы определения момента, то допускается относительная неточность в величине момента

,

связанная с отношением скоростей изменения потокосцеплений взаимоиндукции и самоиндукции ротора по координате перемещения. В переходных процессах указанная неточность, воспринимаемая регулятором как ошибка, может достигать десятков процентов, и ее компенсация в замкнутой системе регулятора момента требует значительных энергетических затрат от источника питания.