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

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

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