8.3. Закон управления при вентиляторном характере момента нагрузки

При вентиляторном характере момента нагрузки уравнение момента нагрузки имеет вид (30):

.

(40)

В этом случае соотношение между напряжением и частотой определяется законом

.

(41)

С учетом уравнения (41) формула (34) запишется в виде:

.

(42)

Механические характеристики асинхронного двигателя строятся по уравнениям (42), (32) для двигательного режима работы в среде MathCad. Характеристики строятся на одном графике для следующих значений частоты напряжения статора:

1. ,

2. ,

3. ,

4. ,

5. ,

На том же графике строится уравнение момента нагрузки для следующего случая:

6. момент вентиляторной нагрузки .

9. Скалярное управление скоростью асинхронного двигателя

9.1. Система управления пч-ад со скалярной -компенсацией

Структурная схема системы управления со скалярной -компенсацией приведена на рис. 3.

Рисунок 3 -Структурная схема частотного управления со скалярной ‑компенсацией

Задатчик интенсивности формирует кривую разгона двигателя. Сигналу задания соответствует задание на частоту . Функциональный преобразователь формирует требуемую зависимость между частотой и напряжением преобразователя, устанавливая один из законов управления .

При скалярной -компенсации сигнал управления является суммой сигнала регулирования и сигнала положительной обратной связи по току :

.

(43)

где - коэффициент положительной обратной связи по току; - активное сопротивление обмоток статора;- сигнал, пропорциональный действующим значениям токов , , обмоток статора двигателя.

Сигнал управления является входным сигналом для прямого координатного преобразователя , на выходе которого формируются три синусоидальных напряжения управления, , , сдвинутые друг относительно друга на угол , с амплитудами, пропорциональными напряжению управления. Сигналы , , формируют фазные напряжения на выходе автономного инвертора напряжения .

Интенсивность -компенсации зависит от параметров апериодического звена, установленного в цепи положительной обратной связи по току:

.

(44)

где - постоянная времени задержки контура тока, с.

На рис. 4 показана структурная схема модели скалярного управления скоростью асинхронного двигателя с положительной обратной связью по току. Схема реализована на блоках библиотек SimPowerSystem. Структурная схема модели содержит:

• - автономный инвертор напряжения (показан пунктиром);

• - асинхронный короткозамкнутый двигатель;

• - блок, в котором создается вектор выходных характеристик асинхронного двигателя;

• - блоки, конвертирующие сигналы Simulink в эквивалентные сигнал источника напряжения;

• - блок для измерения напряжения;

• - блок выделения из входного сигнала амплитуды и фазы гармонических колебаний;

• - блок, определяющий действующее значение сигнала по амплитудному значению.

Задатчик интенсивности выполнен на блоках и . Эти блоки формируют линейно нарастающий сигнал изменении скорости:

.

(45)

где - угловое ускорение, с^-2; задание на частоту вращения в относительных единицах.

Рисунок 4 - Структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механическихи электромагнитных переходных процессов

Значение задается в блоке. Скорость окончания разгона задается в блоке . Верхний и нижний пределы интегрирования должны соответствовать конечной скорости разгона .

Формирование тока статора осуществляется по его проекциям на ортогональные оси . Проекция тока статора на ось - , на ось - . Поскольку оси ортогональны, то амплитудное значение тока статора:

.

(46)

Действующее значение тока статора:

.

(47)

Структурная схема модели, реализующая уравнения (46), (47) изображена на рис. 5.

Рисунок 5 – Структурная схема модели, определяющей действующее значение тока статора по его проекции на оси

Селектор формирует проекции тока статора на ортогональные оси ,. На выходе умножителей, вычисляется сумма квадратов проекций тока статора. После извлечения квадратного корня (блок ) и деления на (блок ) получаем действующее значение тока статора .

Передаточная функция апериодического звена , установленного в цепи положительной обратной связи по току, задается с помощью блока .

Для работы с моделью необходимо задать:

• параметры асинхронного двигателя (блок ),

• параметры апериодического звена (блок ),

• задание на частоту вращения (блок ).

• задание на темп изменения скорости (блок).

• момент статической нагрузки (блок ),

В блок ввести следующие параметры асинхронного двигателя:

• - номинальная мощность на валу, Вт;

• - номинальное фазное напряжение, В;

• - номинальная частота питающего напряжения, Гц;

• - активное сопротивление статора, Ом;

• - индуктивность рассеивания статора, Гн;

• - активное сопротивление ротора, Ом;

• - индуктивность рассеивания ротора, Гн;

• - индуктивность намагничивающего контура, Гн;

• - момент инерции двигателя, кГм²;

• - момент трения, Нм;

• - число полюсов.

При введении данных в цепи управления необходимо помнить, что управление сформировано в относительных единицах.

В блок вводятся параметры апериодического звена , формула (44):

• ;

• - приведение сигнала ‑компенсации, к системе относительных единиц;

• с.

В блоке вводится верхнее ограничение и нижнее ограничение, что соответствует разгону двигателя до частоты вращения ротора.

Темп изменения скорости определяется величиной . Ее значениезадается в блоке.

В блоке вводятся:

• время появления момента нагрузки с,

• начальное значение момента нагрузки (пуск двигателя производится без нагрузки),

• конечное значение момента нагрузки .

Время моделирования, в первом приближении, принять равным с.

Выполнить моделирование, вывести графики изменения частоты вращения и электромагнитного момента.

Определить статическую ошибку регулирования скорости.

.

(48)

Проанализировать графики и,сделать выводы.