Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1304 вуза, 5158 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Комсомольский-на-Амуре Государственный Технический университет
Предмет:
Системы управления электроприводами
Файл:
В.А. Соловьев Системы управления электроприводами Лекции по СУЭП / СУЭП переменного тока / Лек.4.ppt
Скачиваний:
292
Добавлен:
24.11.2014
Размер:
488.96 Кб
Скачать
☆
►Содержание►

Схемы замещения асинхронного двигателя при питании

от источников напряжения и тока

При питании от ПЧ, как идеализированного источника трехфазного симметричного напряжения, схема замещения фазы АД в установившемся режиме будет соответствовать рис.

 

 

R1

-

 

 

 

 

 

 

 

а

U

б

x

в

x'2

 

г

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

x

-

 

 

 

 

-

 

 

 

 

I 2

 

 

-

 

I1

-

 

-

-

 

-

R2

U1

 

 

U 1

 

E1

E 2

 

U 2

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

 

0

U1 вектор напряжения на обмотке фазы статора АД, вращающийся с частотой 1 = 0н

0н = 2 f1н /р

U1 j 1 0н U1 I1 R1 1 Lσ1I1

L12 Iμ

E1 E2 μ 0н U jI1 x1 jIμ xμ

х1 = 0н L1 х = 0н L12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

U jI x j

 

0н

 

0н

I R / s

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

x L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2σ

0н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

I

 

 

 

s = ( 0н - )/ 0н

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

jy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jI1х1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

I1R1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

jI1х1

-

 

 

 

-

 

 

 

 

 

jI′2х2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jI′2х2

 

 

 

 

 

 

 

I1R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U′1

 

 

 

-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U'1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-E1 U′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

-E1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U'2

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 I

 

2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

I′2L2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1L1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1L1

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

I′2L2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

 

-

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I′2

1

 

-

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

I′2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

E = E′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E1= E′2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

б)

При питании от управляемого ПЧ, как источника трехфазного симметричного тока, схема замещения фазы АД в установившемся режиме при частотном регулировании

 

в

х′2

г

 

 

в,г

-

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

-

х2

I 2

 

 

 

 

 

 

-

-

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

I1

 

I 2

 

R

I

1

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

-

R

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

2

 

-

U′2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

I* 0

 

2

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 I

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

Если ввести в рассмотрение фиктивный ток статора

I

I

1

x

μ

/ x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

, отличающийся от реального только значением его модуля, то схема замещени фазы АД может быть преобразована к виду

При этом вектор полного потокосцепления ротора

2 I x2 a I1 x2 a I 2 x2 a I1 x a I 2 x2 a

вектор напряжения между точками г и 0 схемы замещения на рис.а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

jI x a j

0н

a j

0н

a I R / s

2 2 2

 

 

2

2 2

совпадают с их определениями в схеме замещения АИН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы замещения и векторные диаграммы отражают все

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

основные процессы, происходящие в АД, и представляют собой

 

 

 

 

 

 

 

-

 

-

 

основу для изучения режимов его работы при питании от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I*

 

 

 

 

 

I

 

преобразователей частоты. Они позволяют выявить основные

-

1

1

х

соотношения параметров и переменных, определяющие статические

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

I2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

характеристики АД и обеспечивающие рациональные способы его

 

 

 

 

 

 

 

 

I

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частотного управления. Такими соотношениями являются зависимости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

основного потокосцепления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х*

 

 

 

 

 

потокосцеплений

статора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ротора

 

2

, токов намагничивания I , статора I1,, ротора I2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соответствующих им магнитных потоков Ф , Ф1, Ф2, электромагнитного

момента М

АД от параметров его схемы замещения при различных соотношениях питающих обмотки статора напряжения или тока и их частот f1.

,

.Статические характеристики асинхронного двигателя

вразомкнутой системе ПЧ-АД

Статические характеристики АД при U1 = const и f1 = const.

При питании АД от идеализированного ПЧ, как источника напряжения, его статическая механическая характеристика при U1 = const и f1 = const

, определяется в соответствии со схемой замещения

 

2

 

 

 

 

2

 

 

M

3I 2

R2

 

 

 

 

 

3U1

R2

 

0н sа

 

 

s

 

[(R c R / s)2 ( x c x'

)]

 

 

0н

а

 

 

 

 

 

 

1 1 2

1 1 2

 

с1 1+ х1/х = U1/Е10 – модуль коэффициента, характеризующего

рассеяние статора АД и учитывающего падение напряжения на сопротивлениях обмотки статора от намагничивающего тока I при переходе от исходной Т-образной схемы замещения к расчетной Г- образной схеме замещения АД

для общепромышленных АД с1 = 1,02 1,08

sа ( 0 ) / 0н s

Качественный вид механических характеристик АД при U1 = U1н , f1 = f1н и f1 =1,5 f1н ( =1,5) показан на рисунке

 

s

 

Ф ( >1)

M ( <1)

Ф ( =1)

M

Ф max

cos 2

0н

cos 2 0н

M( =1)

 

 

 

 

 

 

 

M, Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Mкг -1

Ф 0

 

1 Mкд cos 2

а)

s

 

 

E 2

 

I 2a

 

I 2

0н

I 2

 

E 2

0 1

I 2а

E 2

I 2max I 2

б)

M кФ

 

 

 

I

 

возникает в результате взаимодействия

 

 

 

 

 

 

μ

 

 

2а

 

результирующего магнитного потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

x2 sа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к 0н

 

 

R s c R

2

 

x c x 2 2 s

а

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

и активной составляющей

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

I cos

2

 

 

 

тока ротора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2а

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кФ

 

 

0н

s

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I 2

 

 

 

 

 

 

2

 

,

x s

 

 

2

 

 

 

 

cos

2

R /

R 2

x 2 s

2

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

а

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к 3рw1k1 / 2

При s минимальное значение потока намагничивания стремиться к

 

 

 

U1 x2

 

 

Ф min

 

 

 

 

 

0,5Ф 0

к

0н

x

c x

 

 

 

1

1 2

 

Ф 0 U1 / к 0н с1

Нелинейность кривой

I s

вызвана как нелинейностью Ф (s),

2

так и изменением индуктивного сопротивления рассеяния ротора х'2 (s).

При больших скольжениях х'2 R'2 и, в итоге, ток ротора асимптотически

стремиться к своему предельному значению

I

кФ

min

 

0н

/ x

 

2 max

 

 

2

При изменении знака скольжения меняется фаза тока ротора (рис. б). В результате меняется направление лишь активной составляющей тока ротора при постоянстве направления реактивной составляющей. Двигатель переходит в режим рекуперативного торможения, где активная энергия передается в источник питания АД, а реактивная – потребляется от источника и идет на создание магнитных полей в АД.

Поскольку и поток Ф и ток

I

пропорциональны напряжению

 

2

 

питания U1, электромагнитный момент двигателя при постоянном скольжении пропорционален U12.

При U1 = const частотное регулирование скорости АД находит применение лишь при 1 (f1 f1н), т.е. в зоне скоростей выше основной (при

двухзонном регулировании скорости). В этой зоне с ростом частоты уменьшается магнитный поток и перегрузочная способность АД по моменту

Частотное регулирование скорости ниже основной при U1 = const связано с насыщением магнитной системы и, как следствие, с резким увеличением тока статора даже при идеальном холостом ходе. Поэтому при скоростях ниже основной одновременно с частотой необходимо менять и напряжение питания АД.

Статические характеристики АД при U1 / f1 = const и 1 = const.

частотное регулирование скорости АД при U1/f1 = const обеспечивает постоянство магнитного потока Ф лишь при идеальном холостом ходе.

При увеличении нагрузки на валу АД из-за падения напряжения в цепи статора и уменьшения ЭДС Е1 магнитный поток Ф уменьшается и тем заметнее, чем меньше

В результате уменьшения Ф по мере снижения скорости уменьшается и максимальный электромагнитный момент АД

Если при регулировании скорости по закону U1 / f1 = const обеспечить полную компенсацию падения напряжения на активном сопротивлении

статорной цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 I1R1

 

то для при R1 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

U1

 

 

 

 

 

R2

x2 sа

 

 

 

 

 

к 0н

 

 

 

1 2

2

1

1

 

2

2 s

а

 

 

 

 

 

c R

x

c x

2

 

 

U1 1 0н 2 f1 1

Статические характеристики АД при 2 = const

Если при частотном регулировании обеспечить компенсацию падения напряжения на полном сопротивлении статорной цепи и скомпенсировать влияние реактивностей рассеяния ротора АД

Соседние файлы в папке СУЭП переменного тока
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности