Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 1
пусковые свойства двигателей не принимаются во вни мание, так как .пуск двигателя в общепринятом понима нии в приводе с частотно-токовым управлением отсутст вует—фаза (частота) токов двигателя находится в строгом соответствии с угловым положением (скоро стью) ротора. Поэтому не следует отдавать предпочте ние тем двигателям, у которых пусковые характеристики являются лучшими (например, АРД).
На рис. 1-20 дана схема обобщенной редукторной машины, имеющей число зубцов на статоре zit число зубцов на роторе % и двухполюсные, двухфазные обмот ки Wj, wg на статоре и wq, Wd на роторе, которые условно показаны в виде сосредоточенных обмоток. Обмотка воз буждения, необходимая для СРД-А, на этом рисунке не показана.
Для анализа привода с редукторной машиной необ ходимо выразить момент машины через токи, индуктив ности и взаимные индуктивности ее обмоток. Индуктив ности и взаимные индуктивности обмоток редукторных машин могут быть определены в результате рассмотре ния картины поля в воздушном зазоре машины с исполь зованием методики, изложенной в [Л. 21]. Будем считать, что каждая из относительных проводимостей воздушного зазора редукторных машин содержит только постоянную составляющую и первую зубцовую гармонику. Такое допущение можно принять, так как, во-первых, при кон струировании редукторных машин выбирают такую кон фигурацию пазов статора и ротора, при которой высшие зубцовые гармоники относительных проводимостей были бы сведены к минимуму (Л. 24, 25], а, во-вторых, влияние зубцовых гармоник сказывается в первую очередь на пусковых характеристиках машин, которые в регулируе мых приводах, как уже говорилось, не представляют особого интереса. Будем также считать, что все обмотки редукторной машины имеют синусоидальное распреде ление проводников вдоль зазора, а следовательно, и н. с. обмоток имеют синусоидальное распределение.
а) Привод с СРД-Р
Для СРД-Р должно выполняться |
условие |
zl—z2=±2p, |
(1 - 98) |
где р— число пар полюсов обмоток, |
для рассматривае |
мого случая р — 1. |
|
61
Тогда вышеприведенное условие записывается в виде
Z i — 2 2 = ± 2 . |
|
|
|
При Zi>z2 двигатель |
вращается |
в сторону, |
'Противо |
положную направлению |
вращения |
поля, а .при |
Z\<z2— |
в сторону вращения поля. Обычно обмотки у СРД-Р рас полагают на статоре, так как в этом случае он оказыва ется бесконтактным. В соответствии с этим будем учи тывать ДЛЯ СРД-Р ТОЛЬКО ОбМ'ОТКИ Wg И Wj.
Из [Л. 24, 25] известно, что для СРД-Р коэффициент
редукции Л'р, характеризуемый |
отношением угловой ско |
|
рости статора к скорости ротора, при р=\ |
равен: |
|
Kv=z2/2. |
|
(1-99) |
Руководствуясь методикой из [Л. 21] и принимая во внимание сделанные выше допущения, получаем:
|
(1-100) |
Если сопоставить эти выражения с |
(1-8) — (1-Ю), то |
можно убедиться, что L,-, L s и Lfg для |
СРД-Р схожи |
с соответствующими величинами реактивной синхронной машины. Разница заключается в наличии коэффициента редукции /СР, а также в знаке минус перед выражением
для |
взаимной индуктивности Lfg. Если рассмотреть син |
|||
хронный |
реактивный двигатель с р = КР, то |
выражения |
||
для |
Li, |
L g и L/g такого двигателя не |
будут |
отличаться |
от выражений (1-100). |
|
|
||
|
Следовательно', построение привода |
с СРД-Р сводит |
ся к построению привода с реактивной синхронной ма
шиной с числом пар полюсов, равным z2/2. |
Так как угло |
|||
вая скорость поля синхронного двигателя |
в р раз боль- |
|||
. ше скорости его ротора, то датчик |
углового |
положения |
||
4 (рис. 1-4) в случае использования |
СРД-Р должен быть |
|||
связан с ротором двигателя / через |
редуктор |
2 с коэф |
||
фициентом редукции К, равным |
|
|
|
|
Л'=Тг 2 /2 , |
|
|
(1-101) |
|
где минус берется для Zi>z2, |
плюс —для |
zi<z2. |
||
С учетом этого для определения |
токов if |
и ig можно |
||
пользоваться выражениями |
(1-20). |
Тогда |
из |
(1-5), ис- |
62
пользуя |
(1-20), (1-100), |
и |
(1-101), |
при -у = 0 имеем: |
||||
|
М = |
\ |
(L M B K C |
- |
LM B I I ) К20 |
uDuQ. |
(1-102) |
|
В том |
случае, |
когда |
Z i < z 2 |
и двигатель |
вращается |
|||
в сторону |
вращения |
-поля, выражение |
для момента при |
вода с СРД-Р аналогично выражению момента для при-
^,вода |
с синхронной реактивной машиной (1-37). При |
|||||
Zi>z2 |
СРД-Р вращается в противоположную сторону по |
|||||
отношению к вращению поля и для получения |
положи |
|||||
тельного |
момента 'привода |
необходимо |
сменить |
знак |
||
> у одного |
из входных сигналов uD или UQ. |
|
|
|
||
Согласно (1-102) линейная зависимость момента при |
||||||
вода |
с СРД-Р от сигнала |
UQ обеспечивается при |
«D = |
|||
= const. Механические характеристики привода |
мягкие |
|||||
(рис. |
1-5). Все рассуждения относительно |
устойчивости |
синхронной машины, работоспособности |
привода |
в |
зам |
кнутых системах регулирования, проведенные в |
§ |
1-4, |
|
в полной мере относятся и к приводу с |
СРД-Р. |
|
|
б) Привод с СРД-А
На рис. 1-21 .представлена схема редукторного двух полюсного двигателя с аксиальным возбуждением. Для СРД-А должно выполняться условие
Z j — z 2 = ± p |
(1-103) |
или при р= 1 |
|
Z i — 2 2 = ± 1 . |
|
При этом если Z i > ? 2 , то так |
же, как и в случае |
с СРД-Р, двигатель вращается в сторону, противопо ложную направлению вращения поля машины, создавае мого обмотками статора. На продольном разрезе двига теля обмотки статора условно показаны как сосредото ченные. Обмотка аксиального возбуждения w0 создает аксиальный магнитный поток (на рис. 1-21 пути потока показаны замкнутыми линиями со стрелками). Возбуж-
_ дение двигателя может осуществляться и с помощью магнита. Ротор двигателя показан в таком положении, когда максимальная проводимость совпадает с вертикаль ной осью, что приводит к увеличению потока аксиального возбуждения в верхней части двигателя. Отметим, что при двухполюсном исполнении СРД-А появляются нескомпен-
63
сированные радиальные |
усилия, притягивающие |
ротор |
|||
к статору. Во избежание этого СРД-А выполняют |
с |
р>\. |
|||
В данном случае |
рассматривается |
СРД-А с р=\ |
только |
||
для обеспечения |
общности с рассмотренными в § |
1-4 |
|||
синхронными машинами. Согласно |
[Л. 24] коэффициент |
||||
редукции К» для СРД-А |
при р—\ |
равен z2. |
|
|
|
Чтобы получить выражения для индуктивностей и |
|||||
взаимных индуктивностей |
обмоток |
СРД-А помимо сде- |
Д-Я
Рис. 1-21. Редукторнын двигатель с аксиальным возбуждением.
ланных выше допущений необходимо пренебречь «пара зитным» зазором бо. С учетом этого, руководствуясь ме тодикой [Л. 21], можно получить:
L |
/ = |
L |
G = const; L f g |
= Q, L 0 |
= const; |
(1-104) |
|
|
|
cos (z28); L g 0 = |
|
A K O sin (z26), |
|
L / o = |
L 1 0 |
M A K C |
- i - L ] 0 M |
|
где знак «—» берется при Z\>z% а знак « + » — при 2 i <
<z2.
Если сопоставить (1-104) с соответствующими выра жениями для синхронной машины с неявновыраженными полюсами, которые можно получить из (1-8) — (1-10) при /-макс = L M H H , то окажется, что они идентичны. При этом роль обмотки Wd играет обмотка wQ. Разница заключает ся только в коэффициенте Zz, что указывает на необхо димость сопоставления с синхронным двигателем, у ко
торого |
/? = 2 2 . Отсюда |
построение привода с СРД-А сво |
дится |
к построению |
привода с синхронной машиной |
64 |
|
|
с неявновыраженными полюсами, у которой эквивалент ное число пар полюсов равно z2.
Так как угловая скорость поля СРД-А в z2 раз выше скорости его вала, то датчик углового положения 4 (рис. 1-4) должен быть связан с ротором двигателя 1
через |
редуктор |
2, причем |
К=+гг |
(«—» берется при |
||
Zi>Z2, |
а « + » — |
zi<z2). |
|
|
|
|
При определении момента привода с СРД-А примем |
||||||
во внимание следующее: |
|
|
|
|||
|
|
Lq = |
Lfiq=== |
Ljq = |
L-gq = О, |
(1-105) |
|
Ld = L a \ |
Ljd = |
Lf0; L e d = Llia- |
|||
|
|
|||||
Эти |
равенства |
получаются при замене обмотки ы'а |
синхронного двигателя обмоткой аксиального возбужде |
|
ния Wo с током |
to СРД-А. Из (1-5) при A' = =Fz2, у=0 и |
с учетом (1-20), |
(1-104), (1-105) имеем: |
M = +22 LiOMaKctVi Co«Q- |
(1-106) |
Отсюда следует, что сигнал uD не влияет иа величину |
|
момента. Знак «—» в этом выражении |
означает, что |
в случае, когда Zi>z2 и двигатель вращается в сторону, противоположную направлению вращения поля статора, получение положительного момента возможно при зна
ке |
«—» у сигнала uQ. В остальном (1-106) совпадает |
с |
(1-26) для момента привода на основе синхронной ма |
шины с неявновыраженными полюсами. Механические характеристики привода на основе СРД-А в линейной зоне не отличаются от характеристик рис. 1-5. Для этого привода справедливы все рассуждения, сделанные в'§ 1-4 относительно синхронной машины с неявновыраженными полюсами.
1-8. ПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ, И М Е Ю Щ И М КАТЯЩИЙСЯ РОТОР
Двигатель с катящимся ротором представляет собой тихоходную машину с большим моментом [Л. 3,4] и от носится к классу машин с электромеханической редук цией. Принцип его работы основан на использовании сил одностороннего притяжения эксцентрично расположен ного в расточке статора ротора. На рис. 1-22 показана одна из возможных схем двигателя с катящимся рото ром ДКР . В пазах статора ДК Р располагается двухфаз-
5 - 3 1 8 |
6 5 |