книги из ГПНТБ / Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением

ким образом, привод на рис. 1-4 с частотно-токовым управлением короткозамкнутым асинхронным двигате­ лем согласно (1-56), (1-57) должен быть построен сле­ дующим образом. На один вход привода должно посту­ пать постоянное напряжение (сигнал uD), на другой вход должно поступать регулируемое напряжение («<?), кото­ рое одновременно должно задавать скорость изменения угла Y. вводимого через дифференциал 3. Регулирование скорости Иг в соответствии с сигналом uQ можно осу­ ществить с помощью вспомогательной тахометрической следящей системы, статический коэффициент передачи которой должен выбираться в соответствии с (1-56).

При таком управлении приводом с асинхронной ма­ шиной получаем линейную зависимость момента от сиг­ нала UQ для статических режимов работы. Это означает, что при любой угловой скорости и любом направлении вращения ротора коэффициент пропорциональности меж­

вия (1-47), введенного для определения частных решений

в машине. Из (1-22) и (1-47) получаем проекции н. с. статора на осях d и q:

40

41

ны определяются сигналом LID независимо от сигнала UQ, от которого зависит только скорость Q 2 вектора н. с. Другими словами, линейное регулирование момента при

машины.

Заметим, что этот вывод справедлив при выполнении условия (1-62), т. е. при пренебрежении индуктивностью рассеяния роторных обмоток. В [Л. 19] показано, что ес­ ли учитывать индуктивность рассеяния роторных обмо­ ток, то при определении моментов и режимов работы асинхронной машины необходимо принимать во внима­ ние нелинейность кривой намагничивания магннтопровода (учитывать насыщение машины).

На рис. 1-11 представлена структурная схема приво­ да с короткозамкнутой асинхронной машиной. Эта схема получена на основе схемы рис. 1-4, в которой механиче-

Рис. 1-11. Структурная схема асинхронного при­ вода с частотно-токовым управлением.

ский дифференциал заменен на дифференциальный дат­ чик углового положения 12— дифференциальный СКВТ. Формирование момента машины происходит на основе (1-56) и (1-57) при uD =const. Датчик 12 приводится во вращение вспомогательной электромеханической систе­ мой 13, на вход которой подается сигнал uQ. Угловая скорость Q2 датчика 12 определяется сигналом uQ в со­ ответствии с (1-56). Момент на валу этого привода является линейной функцией сигнала UQ. При этом, как

42

было показано, магнитный поток в машине можно счи­ тать постоянным. Такой режим работы асинхронной машины аналогичен режимам работы синхронных ма­

шин при UD=const (•§ 1-4).

В [Л. 19] рассмотрены статические законы частотнотокового управления асинхронным 'Приводом, при кото­ рых можно обеспечить либо минимальные потери в асин­ хронной машине, либо максимум момента при заданном токе преобразователя энергии с учетом насыщения ма­ шины, либо наиболее простую схему управления приво­ дом. Для всех названных в :[Л. 19] примеров регулирова­ ния момента характерно, что шюток машины не остается постоянным. Кроме того, в некоторых случаях из (Л. 19] зависимости тока статора, частоты Qz и момента от сиг­ нала UQ оказываются нелинейными.

Известно, что если управление машиной связано с изменением ее магнитного потока, то динамические свойства привода будут хуже свойств 'привода, в кото­ ром управление машиной осуществляется при постоян­ стве потока. Нежелательно с точки зрения динамиче­ ских режимов работы привода и наличие нелинейных звеньев в контуре управления машиной. Поэтому в при­ водах замкнутых систем регулирования, для которых по­ казатели качества регулирования, как правило, важней энергетических показателей, рассмотренный способ фор­ мирования момента (закон управления) является наибо­ лее удобным.

Рассмотрим работу асинхронной машины в приводе рис. 1-11. Согласно (1-57) момент машины не зависит от частоты и направления вращения ротора и, следова­ тельно, механические характеристики привода являются мягкими, как и характеристики рассмотренных выше син­

к приводам замкнутых позиционных и скоростных си­

знака момента происходит при изменении знака сигнала UQ. При этом изменяется направление вращения датчи­ ка 12.

На валу 'Привода могут 'быть получены значительные перегрузочные моменты, для чего в схеме привода пре-

43

дусматривается формирование соответствующих значе­ ний токов статора и скоростей 0,2 датчика 12 (частот то­ ков ротора). Линейная зависимость перегрузочных мо­ ментов от сигнала uQ нарушается из-за насыщения при токах статора, превышающих номинальный ток в 4 и более раз. В реальном приводе с асинхронной машиной предусматривается ограничение сигнала UQ, что позволя­ ет ограничить величину токов статора и частоту токов ротора Q2, т. е. ограничить и токи ротора. Ограничение происходит по эффективному значению.

В замкнутой системе регулирования скорости или по­ ложения вала нагрузки (рис. 1-3) на основе асинхронно­ го привода возможно скачкообразное изменение сигнала на входе системы (на входе привода), а также ударное приложение нагрузки. Асинхронная машина не будет при этом опрокидываться — не будет провала момента. Объ­ ясняется это тем, что в названных режимах работы в приводе будет формироваться максимально возможный сигнал г/<гмаксПри этом токи в статоре, частота токов ротора (токи в роторе) и момент машины будут строго определены этим максимальным значением сигнала uQ.

Следует отметить, что при частотно-токовом управ­ лении в роторе асинхронного двигателя не бывает боль­ ших значений частот и токов, поэтому конструирование асинхронных машин специально для использования в приводах с частотно-токовым управлением можно про­ изводить без учета обычных требований пуска машины при больших частотах и токах т потере. При конструи­ ровании асинхронной машины для частотно-токового управления нужно стремиться к уменьшению индуктив­ ности рассеяния обмоток ротора. При малой индуктив­ ности рассеяния роторных обмоток будет обеспечиваться практически линейная зависимость перегрузочных мо­ ментов машины от сигнала щ.

Что касается активного сопротивления роторных об­ моток, то с целью уменьшения потерь его целесообразно уменьшать. Согласно (1-55) и (1-56) это сопротивление влияет «а регулировочные характеристики асинхронного привода. Если оно будет сильно изменяться с температу­ рой, то и момент привода также будет изменяться. Это обстоятельство является нежелательным для приводов замкнутых систем регулирования.

Рассмотрим установившийся режим работы привода рис. 1-11, который характеризуется постоянством скоро-

44

где в квадратных скобках заключено выражение для намагничивающего тока /о асинхронной машины.

45

Воспользуемся обозначениями из (1-30) и введем но­ вые

В соответствии с (1-71), (1-72) на рис. 1-12 построена векторная диаграмма для двигательного режима работы привода, а на рис. 1-13 — для генераторного (сигнал UQ взят со знаком минус). Так как при выполнении (1-68) приведенные значения токов и напряжений равны истин­ ным величинам тех же токов и напряжений, на вектор­ ных диаграммах 'рис. 1-12 и рис. 1-13 использованы обо­ значения истинных токов и напряжений.

Определим электромагнитный момент двигателя. Для асинхронного двигателя из [Л. 27] момент равен:

Это выражение совпадает с (1-57). Из (1-70), пре­ небрегая индуктивностью рассеяния обмоток ротора (L =

46

= Ьыкакс), имеем:

1-6. ПРИВОД С АСИНХРОННОЙ М А Ш И Н О Й , И М Е Ю Щ Е Й Ф А З Н Ы Й РОТОР

При использовании асинхронной машины с фазным ротором ее питание может осуществляться двояким об­ разом. Во-первых, можно питать статорные и роторные обмотки от одного источника регулируемой частоты {Л. 12]. Во-вторых, можно питать роторные обмотки от

тель энергии питает токами одновременно обмотки ста­ тора и ротора. Эти обмотки соединяются последователь­ но и таким образом, что направления вращений векто-

47