Статические характеристики электропривода

Рассмотрим, как выглядят механическая n = f(M), внешняя U_С = f(M) и токо­вая I_С = f(M) характеристики электропривода.

Механическая характеристика определяется принципом работы схемы подчиненного регулирования и содержит два участка (рис. 5.18а): гори­зонтальный 1 и вертикальный 2.

Формирование горизонтального участка механической характеристики электропривода осуществляется в контуре регулирования скорости путем изме­нения величины сигнала U_РС в функции ошибки (т.е. разницы напряжений задатчика ЗИ и датчика скорости ДС) по скорости. Этот режим возможен, когда регулятор скорости работает на линейном участке своей статической характеристики, т.е. напряжение на его выходе меньше напряжения, задаваемого блоком ограничения БО.

Когда напряжение на выходе регулятора скорости увеличится до уровня, задаваемого блоком ограничения БО, то U_РС = const, электропривод работает в режиме источника момента, т.е. механическая характеристика вертикальна (рис. 5.18 а, участок 2 характеристики). Действительно, если, к примеру, при заторможенном роторе МА на входы генератора синусоидальных колебаний ГСК подать два независимых фиксированных напряжения U_U и U_F, то им будут соответствовать три низкочастотных (с частотой задаваемого в ротор скольжения) однофазных напряжения, образующие симметричную трехфазную систему. После модуляции, прохождения через сельсин ВЕ и демодуляции они задают в источниках статорных токов систему симметричных фазных токов МА частоты скольжения и амплитуды, соответствующей уровню напряжения на выходе регулятора РС. Двигатель работает в режиме упора. Если ротор МА придет во вращение с угловой скоростью n, то в точности на столько же изменится и частота токов статора, так как вал ротора сельсина механически связан с валом АД. В результате скольжение в роторе сохранится неизменным.

Для построения других статических характеристик обратимся к векторным диаграммам МА, работающего в схеме частотнотокового регулирования. При принятых нами условиях формирования электромагнитного момента МА (по току статора и величине скольжения) треугольники, образованные векторами токов статора, ротора и намагничивания, оказываются подобными при изменении нагрузки (рис. 5.16 б). В этом случае величину электромагнитного момента, развиваемого двигателем в схеме с частотнотоковым регулированием, можно оценить на основании выражения:

M = M_Н ( I / I_Н ) ²­,

где M_Н – номинальный электромагнитный момент двигателя, I и I_Н – текущее и номинальное значения тока статора. График зависимости I_С = f(M) на участке поддержания заданной скорости вращения будет представлять собой параболу с осью симметрии, совпадающей с осью момента (рис. 5.18 б).

 Оцените, как будет выглядеть при изменении момента нагрузки зависимость I_С = f(M), если учесть нелинейность кривой намагничивания асинхронного электродвигателя?

Кривая напряжения на статоре при изменении момента U_С = f(M) содержит два участка (рис. 5.18 в): на первом, соответствующем режиму поддержания заданной скорости электропривода в зоне рабочих нагрузок, напряжение на статоре совпадает по величине с ЭДС двигателя и пропорционально длине вектора I₀ , т.е. описывается параболой.

M = M_Н ( U n / U_Н n_Н ) ² ,

где U и U_Н – текущее и номинальное значения напряжения на статоре, n и n_Н – текущая и синхронная величины угловой скорости вращения двигателя.

На участке 2 характеристики (рис. 5.18 в), соответствующем режиму ограничения момента, ЭДС двигателя (и равное ей при принятых условиях величина напряжения на статоре) снижается. Это снижение происходит только за счет снижения скорости вращения вала МА при постоянном значении амплитуды магнитного потока в машине.

В случае учета падения напряжения в цепи обмотки статора к величине ЭДС необходимо (векторно!) прибавить падение напряжения на активно-индуктивном сопротивлении обмотки статора.