Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 118

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Введем

обозначения для н. с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wl\0

( ип

cos — £ —

sin ~Y

t

 

•F,

 

 

 

 

 

 

 

 

2wK0un

cos — t ••

 

F„

 

 

 

 

 

 

 

где Fi — и.

с.

статора;

FQ—результирующая

 

 

н.

с.

ма­

шины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

как

должно выполняться

равенство Fi + F-> = F0

(F2—н.

с. ротора),

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F„ =

K0w

I uD

cos ~t-\-uQ

 

sin ~y-.t

 

 

 

 

 

По полученным уравнениям для фазного напряже­

ния и для п. с. машины построены

 

векторные

диаграм­

r,J,

 

 

 

 

 

мы:

на рис.

1-15

для

двига­

 

 

 

 

 

тельного режима

 

работы

при­

jx.

 

 

 

 

 

вода, а на

рис.

 

1-16

для

гене­

 

 

 

 

 

раторного.

Отметим,

что

пол­

 

 

 

 

 

 

 

- 5

 

 

 

 

ное

напряжение

 

преобразова­

 

 

 

 

 

 

теля энергии в 2 раза

больше

 

my *

\\

 

 

напряжения,

 

 

определяемого

 

 

 

(1-84), при

п = г 2

и

L M a

i ; c

= L

 

 

 

 

\

 

(1-43).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Но

\

 

Выше

отмечалось,

что

ма­

 

 

У

 

 

V

 

/

 

 

шина

двойного

питания

позво­

 

 

 

 

 

ляет

получить

большие

 

пере­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

грузочные

 

моменты, что

 

явля­

 

 

 

 

 

 

ется

важным

качеством

 

для

 

 

 

 

 

 

приводов

 

замкнутых

 

систем

Рис. 1-15. Векторная

диа­

регулирования.

 

 

Применение

грамма асинхронного

двига­

асинхронной

машины

 

с

фаз­

теля с фазным ротором при

ным

ротором

в

приводе

 

явля­

питании

от одного

источни­

ется

оправданным

и из-за

воз­

ка тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

можности

 

использовать

стати­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческие преобразователи

 

энер­

гии с малыми

выходными частотами,

так

как

угловая

скорость машины в рассмотренном приводе в 2 раза выше угловой скорости поля в статоре (в роторе).

Более выгодным становится применение распростра­ ненных преобразователей энергии на тиристорах с непо­ средственным преобразователем напряжения промышлен­ ной сети 50 г ц в напряжение регулируемой частоты,

52

Рис. 1-16. Вектор­ ная диаграмма асинхронного гене­ ратора с фазным ротором гари пита­ нии от одного ис­ точника тока.

а также преобразователей энергии на МУ при питании от сети с частотой 50 или 400 г ц .

6) Питание от двух источников частоты

В тех случаях, когда задача регулирования сводится к изменению частоты вращения нагрузки на относитель­ но небольшую величину (в обе сторо­ ны) от некоторой номинальной часто­ ты, целесообразно использовать при­ вод, в котором асинхронная машина питается от двух источников частоты:

от сети промышленной частоты и от источника регулируемой частоты. При этом частота промышленной сети опре­ деляет номинальную частоту враще­ ния нагрузки, а частота регулируемо­ го источника задает требуемое откло­ нение частоты вращения от номиналь­ ной. В этом случае основная мощность потребляется приводом из сети, а мощ­ ность регулируемого источника состав­ ляет небольшую долю от основной мощности.

В приводе с машиной, имеющей фазный ротор, к промышленной сети могут быть подключены либо статорные, либо роторные обмотки. Для

определенности и для общности с рассмотренными выше приводами будем считать, что к сети подключены обмот­

ки

ротора, а

обмотки

статора

питаются

от источника

регулируемой

частоты.

 

Пусть

на обмотки

ротора Wd и

wq

(рис. 1-4)

поступают

напряжения

 

 

 

 

uq — U„т cos О.J;

|

(1-85)

 

 

«d =

—

Угт S i n O j ,

J

 

где Q.2—круговая частота промышленной сети; U2m — амплитуда напряжения сети.

-- Фазы напряжений ud и uq выбраны таким образом, что обеспечивается отрицательное направление враще­ ния поля ротора относительно ротора. При этом ротор машины 1 вращается в положительную сторону (против часовой стрелки) с номинальной угловой скоростью Р.?. При необходимости обратного вращения с номинальной

53

скоростью Q-2 надо изменить очередность фаз напряже

ний Ud И

Uq.

 

токов id

и iq обратимся

 

Для

определения

к (1-17),

(1-18) и учтем

(1-43). Тогда

 

 

L -^г (id) +

rJd=

Ud — Гамаке -jf (h cos 0 4- ig sin 6);

1ЧГ

+ ' v ? = "«—

4г (h s i n 9 — '* c o s

6 )-

Полагая коэффициент редукции К равным единице, можем пользоваться для токов if и ig выражениями (1-24), подставляя которые в найденные выражения, по­ сле преобразования получим:

1

4t

W +

R"-ID=

~

L i А«кЛ,

К

C

0 S Y —UQ

S''n t)i

1

~dl

+

Г Л =

+

L . d M n K c ^ „

К

sin

у + « Q cos

y).

(1-86)

Эти выражения представляют собой линейные неодно­ родные дифференциальные уравнения, из которых мож­ но определить токи id и iq: Отметим, что (1-86) анало­ гичны уравнениям (1-46) для токов ротора короткозамкнутой машины. Для упрощения выкладок примем /'2 = 0. Это допустимо, так как падение напряжения на актив­ ном сопротивлении любой из обмоток ротора мало по сравнению с напряжением питания этих обмоток. Заме­ тим, что токи id и iq должны изменяться с частотой Q2, а это в приводе рис. 1 -4 возможно лишь в случае, когда угол у изменяется с частотой Й2 , т. е.

Y =—Ш-

(1-87)

Необходимость знака «—» в (1-87) объясняется сле­

дующим образом. Пусть ротор машины /

вращается

с номинальной частотой, определяемой частотой сети Qz,

т. е. 0 —Q2^. Тогда

токи статора должны

иметь нулевую

частоту — должны

быть постоянными токами. Это воз­

можно тогда, когда датчик 4 остается

неподвижным,

а дифференциал 5, вводящий угол у, вращается с угло­ вой скоростью Q2 в обратную сторону по отношению к вращению вала машины /.

54

После интегрирования (1-86) при /"2=0 получаем:

Ь : Ё г г c o s а-* ~

к° К 0

0 3

(аЛ-Ь«Q sin(Qi)];

/, = g ^ s i n Q 3 f +

/ < „ [ - « 0

s i n ( O J ) + V o s ( 0 - ^ "

 

 

 

 

 

 

(1-88)

Если

принять

UD И M Q равными нулю, то и токи в ста­

торных

обмотках

двигателя

//

и ig

будут равны пулю

(1-24). Такой режим работы назовем

режимом холостого

I хода привода и соответственно

токи id и iq 'будут токами

Г А О Л О С Т О Г О хода

машины /. Из

(1-88)

получаем выраже­

ния для токов

холостого хода

 

 

 

= Щ-c o s

= <£ts i n Q^"

Эти токи являются токами возбуждения машины. Однако они могут и не потребляться из сети, если на вход датчика 4 подать сигнал uD соответствующей вели­ чины.

Если принять

 

 

 

 

A . 0 M 2 i - | J м о к о

 

 

то выражения

(1-88) примут вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k l-90)

При сопоставлении (1-90) с (1-85)

следует,

что по­

лученные токи

в

обмотках ротора

являются активными

и определяются только

сигналом

UQ.

При ив,

отличном

от определяемого

выражением

(1-89),

можно

получить

в токах

id и iq

реактивные составляющие как индуктив­

ного, так и емкостного

характера.

 

 

 

Определим момент привода, воспользовавшись выра­

жением

(1-44)

для момента короткозамкнутой

машины.

"Подставляя в это выражение токи из

(1-24) с учетом

(1-87) и токи

из

(1-88), после

преобразований будем

иметь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M =

LldMKC^f-K0uQ.

 

 

 

(1-91)

55

Как видно из этого выражения, момент машины не зависит ни от угла 0, ни от величины и направления скорости его изменения. Момент линейно зависит от сиг­ нала UQ. Сигнал UD, как было показано, влияет «а реак тивные составляющие токов id >и iq, потребляемые обмот­ ками ротора из сети. Механические характеристики при­ вода являются мягкими и аналогичны характеристикам рис. 1-5. Необходимо только принять во внимание, что они смещены по оси скоростей на величину номиналь­ ной скорости Qo. На рис. 1-17 показаны эти характери­ стики.

Определим активную мощность Р , потребляемую из сети:

 

 

 

 

 

P = udid + uqiq.

 

 

 

 

Или, принимая

во

внимание

(1-85) и

(1-90),

имеем:

 

 

 

P — U

L4»™<> ft и

 

 

 

 

 

Таким образом, мощность, потребляемая из сети, про­

порциональна сигналу UQ

(моменту

машины)

и не зави­

 

 

Я

л с

 

 

сит от угловой скорости ма­

1

 

 

 

шины. Изменение

выходной

 

 

 

 

 

мощности привода

при изме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нении

скорости

происходит

 

 

 

 

 

 

за счет мощности

преобразо­

 

 

 

 

 

 

вателя

 

энергии.

При

UQ>0

1'

 

 

 

 

 

и при Q>iQ2 мощность на ва­

 

 

 

 

 

 

лу

привода

образуется за

-м

 

 

 

 

м

счет

мощностей,

потребляе­

 

 

 

 

мых из

сети и от

преобразо­

 

 

 

 

 

 

Рис. 1-17. Механические ха­

вателя энергии. При

« Q > 0 H

рактеристики

привода

с

асин­

при Q<jQ2 , мощность, по­

хронной машиной с фазным ро­

требляемая из сети, преобра­

тором

при питании

от

двух

зуется в выходную мощность

источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

привода

и потребляется пре­

 

 

 

 

 

 

uQ<0

 

 

 

 

 

образователем

энергии. При

и при

Й > й 2

мощность, поступающая

с вала при­

вода,

потребляется

сетью

и преобразователем

энергии.

При « Q < 0 «

при Q<Qz сетью поглощается

мощность, по-*

ступающая с вала привода и от преобразователя энер­ гии.

Сравним момент привода с короткозамкнутой асин­ хронной машиной с моментом рассматриваемого приво­ да. Ранее было показано, что в приводе с короткозам-

56

Смотрите также файлы