Статические характеристики электропривода с чту

При построении механической характеристики синхронного электропривода воспользуемся структурной схемой контура регулирования скорости КРС для установившегося режима работы (рис. 5.7), которая идентична рассмотренной нами ранее схеме электропривода постоянного тока.

Здесь К_РС, К_М, К_Д – коэффициенты усиления регулятора скорости, канала регулирования электромагнитного момента и звена Д, описывающего движение механической части электропривода. В режиме идеального холостого хода электропривода, когда М_С = 0, наблюдается U_ЗИ = U_ДС, а U_РС = 0. По мере постепенного нагружения электропривода сигнал на выходе регулятора скорости РС увеличивается, вызывая увеличение момента М синхронного двигателя и препятствуя тем самым снижению скорости. Когда же РС насытится, то контур регулирования скорости разомкнется, и дальнейшее увеличение нагрузки уже не будет вызывать увеличения U_РС, а следовательно, и момента двигателя. Это приведет к резкому снижению скорости n электропривода. Если контуры регулирования фазных токов статора считать безынерционными во всем диапазоне скоростей вращения двигателя, то механическая характеристика синхронного электропривода в режиме насыщения регулятора РС идет вертикально (участок 2 на рис. 5.8 а).

При этом в режиме перегрузки по моменту синхронный двигатель никогда не может выпасть из синхронизма, так как частота напряжения на статоре двигателя всегда жестко определяется скоростью вращения ротора двигателя, с которым механически связан ротор сельсина 2С.

Обычно при настройке электропривода уровень ограничения напряжения на выходе регулятора РС устанавливают соответст­вующим максимально допустимому зна­чению момента на валу электродвигателя.

Подробнее анализ статических режимов электропривода выполним, воспользовав­шись векторной диаграммой (рис. 5.9). Здесь моментный треугольник потокосцеплений образован векторами потокосцеплений ротора _Р, статора _С и результирующим (в воздушном зазоре машины) . Угол между векторами _Р и _С поддерживается постоянным работой системы управления. На рис. 5.8 этот угол равен 90, хотя возможны и другие его значения.

При работе электропривода на участке под­держания заданного значения скорости измене­ние, например, увеличение момента статической нагрузки на валу электропривода вызывает уве­личение напряжения U_РС и тока статора I_С. В результате площадь моментного треу­голь­ника увеличи­вается за счет удли­не­ния вектора _С. Соответствующий векторный треуго­льник на рис. 5.9 изображен штриховыми лини­ями.

Видно, что с ростом момента (и площади треугольника потокосцеплений) увеличивается длина вектора , т.е. величина магнитного потока в зазоре и, следовательно, напряжение на якоре (участок 1 кривой изменения напряжения на статоре на рис. 5.8 б).

В частотнотоковой схеме с идеальным синхронным двигателем, имеющим линейную (без насыщения) кривую намагничивания, теоретически можно величину его электромагнитного момента увеличивать неограниченно. Здесь нет ограничений момента электромагнитного характера, свойственных электродвигателю постоянного тока (по условиям коммутации на коллекторе) или синхронному двигателю в обычной нерегулируемой по скорости схеме подключения к сети (момент опрокидывания, за которым наступает выпадение двигателя из синхронизма). Это – ценное достоинство частотно­токового способа регулирования электро­магнитного момента. Правда, ограничения по нагреву обмоток и механической прочности ротора двигателя остаются. Да и в реальном электроприводе необходимо считаться с возможным насыщением магнитной системы электродвигателя при перегрузках, когда резко увеличивается его ток намагничивания.

Итак, регулировочные свойства синхронного частотнотокового электропривода получаются такими же, как в схеме электропривода постоянного тока с подчиненным регулированием. При этом величина электромагнитного момента пропорциональна току статора (а в двигателе постоянного тока независимого возбуждения – току якоря). В отличие же от электропривода постоянного тока электропривод переменного тока допускает принципиально большие перегрузки.

 Вспомните определение коэффициента L_М. Поясните его физический смысл.

 Как в лабораторных условиях экспериментально определить величину L_М? Составьте схему опыта, укажите необходимые измерительные приборы и источники питания.

 Применительно к синхронному частотнотоковому электроприводу попытайтесь дать физическое толкование общеизвестной тригонометрической формуле

sin cos = [sin(  ) + sin( + )] / 2 .

 Как будет выглядеть зависимость тока статора от величины электромагнитного момента двигателя I_C = f(M) при учете насыщения его магнитной системы? Если задана кривая намагничивания, то как воспользоваться ей при построении графика I_C = f(M)?