6.6 Закон м.П. Костенко

В ряде случаев не требуется поддерживать мгновенное значение момента, равное критическому. В этом случае пользуются соотношением M_j/M_к=const и пользуются следующей формулой (закон М.П. Костенко)

,

где M_c^*=M_c/M_н – относительное значение статического момента при данной частоте вращения.

При использовании закона М.П. Костенко для M_c^*=1 при превышении значения f^*=1 дальше меняется только частота при постоянном значении U^* =1, поскольку невозможно превысить значение напряжения источника питания. В этом случае электропривод работает в режиме постоянства мощности и получают механические характеристики, показанные на рис.17

Рис.17 Механические характеристики асинхронного двигателя

6.7 Векторное управление асинхронным электроприводом

Векторное управление основано на векторной математической модели асинхронной машины, согласно которой момент двигателя

,

где m – число фаз двигателя, p – число пар полюсов, L_m – взаимная индуктивности обмоток статора и ротора, L_r – собственная индуктивности ротора, I_s – вектор тока статора, ψ_r^* – вектор приведенного потокосцепления ротора, Im – операция взятия мнимой части.

В общем случае векторное управление заключается в управлении величиной и взаимным расположением векторов I_s и ψ_r^*. При этом в системе управления в режиме реального времени выполняется расчет этих векторов.

7 Синхронный электропривод

7.1 Конструктивные особенности и принцип работы синхронного двигателя

Синхронный электропривод, как правило, применяют в установках мощностью более 160 кВт.

Конструкция статора синхронного двигателя аналогична конструкции статора асинхронного. На роторе расположена обмотка возбуждения, которая питается постоянным током (рис.18а). Иногда на роторе располагают постоянные магниты. Ротор вращается с частотой вращающегося магнитного поля статора.

Рис.18. Поперечное сечение синхронной машины

При отсутствии нагрузки вектор магнитного потока ротора Ф₀ совпадает по направлению с вектором магнитного потока статора Ф₁. При появлении нагрузки вектор Ф₀ смещается на угол θ относительно вектора Ф₁ (рис.18б). Случай, когда вектор Ф₀ отстает от вектора Ф₁ соответствует двигательному режиму работы синхронной машины, случай опережения вектором Ф₀ вектора Ф₁ – генераторному режиму работы.

Синхронный электродвигатель обладает абсолютно жесткой механической характеристикой (рис.19).

Рис.19. Механическая характеристика синхронного двигателя

7.2 Пуск синхронного двигателя в составе электропривода

Пуск синхронного двигателя в составе электропривода осложнен абсолютной жесткостью его характеристики. Для обеспечения корректной работы синхронного электропривода необходимо обеспечить «втягивание в синхронизм». Наиболее распространенный способ пуска синхронного двигателя – использование короткозамкнутой обмотки на роторе. Двигатель запускается в режиме асинхронной машины. По достижении подсинхронной частоты вращения ротора (как правило, 95% от синхронной частоты вращения магнитного поля – точка а на рис. 20), на обмотку возбуждения подается питание, и двигатель начинает работать в режиме синхронной машины.

Рис.20.Механическая характеристика синхронного двигателя при асинхронном пуске.

Необходимо заметить, что короткозамкнутая обмотка рассчитывается только для обеспечения пуска и не предназначена для длительного пропускания тока. По достижении синхронной частоты вращения магнитный поток, пронизывающий короткозамкнутую обмотку ротора не меняет своего значения, следовательно, в ней не наводится ЭДС и не протекает ток.