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: 100

Скачиваний: 1

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

приходится ограничивать скорость изменения входного

сигнала

(скорость

изменения частоты напряжения

пйта-

№ ) , в

противном"

случае

'синхронная машина

"может

"выпасть 'йз'синхронизма, а

асинхронная — опрокинуться.

По этим же причинам нельзя использовать привод с ча­

стотным управлением при

наличии ударной

 

нагрузки,

 

 

 

превышающей

 

даже

на

 

 

 

малое

время

расчетный

 

 

 

момент

на

валу

машины.

 

 

 

Разомкнутая

система

ре­

 

 

 

гулирования

 

позволяет

 

 

 

обеспечить

 

поддержание

 

 

 

средней

частоты

враще­

 

 

 

ния

нагрузки

в

соответст­

 

 

 

вии

с входным

 

сигналом

 

 

 

только

при

 

отсутствии

 

 

 

резких

и

 

значительных

 

 

 

колебаний

входного

сиг­

 

 

 

нала и момента на валу

Рис. 1-2. Обобщенная

четырех-

машины

 

 

переменного

обмоточная

двухфазная

машина

тока.

 

 

 

 

 

 

переменного

тока.

 

 

Рассмотрим

 

рис.

1-2.

 

 

 

На

«ем

приведена схема

четырехобмоточной

двухфазной двухполюсной

 

машины,

ротор которой в общем случае имеет различные проводи­ мости по продольной и поперечной осям d и q. За на­ чальное положение осей принято положение, при котором ось d совпадает с осью абсцисс. На роторе машины раз­

мещены две

обмотки

с числами эффективных витков

и wq таким

образом,

что магнитные оси обмоток совпа­

дают с осями d и q соответственно. На статоре машины размещены обмотки wg и Wf, магнитные оси которых совпадают с осями ординат и абсцисс. Такая обобщен­ ная машина может быть положена в основу исследова­ ния различных типов реальных машин. Например, для синхронного двигателя с независимым возбуждением не­ обходимо учитывать обмотки Wf, we и Wd, а обмотку, wq исключить из рассмотрения. Для синхронного реактив­ ного двигателя учитываются только обмотки Wf и wg. При этом предполагается, что на роторе синхронной ма­ шины нет короткозамкнутых (пусковых) обмоток. Для короткозамкнутого асинхронного двигателя необходимо брать все четыре обмотки и принимать равными между собой проводимости ротора по осям d и q.

8

Запишем полную систему дифференциальных уравне­ ний, отражающих зависимости напряжений на обмотках обобщенной машины от параметров, режимов работы машины и нагрузки, полагая, что насыщение магннтопровода и потери в стали машины отсутствуют [Л. 1, 27, 34]:

uf = Rfif + Л. (Lfif)

+

(Lfgig) +

+4(Lldid)+4-(Li4i4y,

 

(1-1)

 

 

'

+4f(L^

 

 

+ -aT(LM>

 

 

(1-2)

 

U d =

4t (Lrft)

+ ~li (Ldali)

+

R*id

+

 

 

 

 

 

+ ^ ( L d / , ) + 4(Ld ? f9 );

 

 

(1-3)

 

 

 

+

^

+

_d

 

 

 

 

(1-4)

 

 

 

dt

 

 

 

 

где Rf,...,Rq

— активные

сопротивления

обмоток; Lf,...

...,

L q — индуктивности

обмоток;

Lfg,..., Lqd

— взаимные

индуктивности

обмоток;

ij,...,iq

— токи

в

обмотках

(мгновенные

значения).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отметим, что индуктивности и взаимные индуктивно­

сти обмоток в общем случае зависят от угла

поворота

6

ротора (оси

d),

отсчет

которого

на р,ис. 1-2

ведется

от

оси

абсцисс

против

направления

вращения

часовой

стрелки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражение для электромагнитного момента, разви­

ваемого машиной, записывается

следующим

образом:

 

м= =

1

.2

dLf

i 1

.2 dig

1

T l

t dB "Г 2 lg dB H - i

,2

dLq

 

 

 

 

dLdq

a

dB

 

 

 

 

dB

 

 

 

d i g 2

i . .

dLn

,

~}~ f V «

dB

" r w

da

1- igid

e

d L

d

^

a

dB

 

1

Уравнение движения

ротора машины представляется

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

M =

J^r

+ D^

+ M0,

(1-6)

где / — суммарный

момент инерции ротора и нагрузки,

приведенный

к

валу

двигателя; D — коэффициент

демп­

фирования;

М0

— момент

нагрузки,

включающий

в себя

момент трения в двигателе.

 

 

В (1-1) — (1-6),

отражающих

электромеханические

процессы в машине переменного тока, имеются девять неизвестных: четыре напряжения, четыре тока и электро­ магнитный момент. Так как речь идет об управлении скоростью машины, то функцию 0 следует считать за­

данной

и задача

частотного

управления

может

быть

сформулирована

как задача

нахождения

необходимых

зависимостей напряжений

ы/ и ug от

времени,

обеспечи­

вающих

заданную функцию

0. При

этом

для

решения

этих

уравнений

должен

определяться угол

поворота

вала

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если рассматривать какую-либо конкретную машину,

то некоторые из

неизвестных

системы

уравнений (1-1) —

(1-6)

могут быть

исключены,

а число

уравнений

сокра­

щено. Например, для синхронного двигателя с возбуж­ дением напряжение иа должно быть принято равным напряжению возбуждения, поступающему на обмотку

возбуждения

wa- Кроме того, имеем ы, = 0 и i , = 0 п, сле­

довательно,

(1-4)

исключается из

полной системы

урав­

нений. Для

синхронной реактивной

машины не

нужно

учитывать (1-3) и

(1-4), исключаются токи id,

iq

и на­

пряжения ud

и uq.

Для асинхронного

двигателя

с корот-

козамкнутым

ротором

Ud=uq = 0, а для

машины

двойно­

го питания с параллельным соединением

обмоток статора

и

ротора Ud = Uf и

uq

= ue. Число

неизвестных,

входящих

в

уравнения,

всегда

оказывается

на

единицу

большим

числа уравнений. Это означает, что каждому закону из­ менения угловой скорости 0 соответствует бесчисленное множество законов изменения во времени напряжений щ и ug. Для получения однозначного соответствия меж­ ду напряжениями щ, ug и задаваемой скоростью 0 необ­ ходимо ввести дополнительное условие, определяющее режим работы машины переменного тока. Например, для асинхронной машины с короткозамкнутым ротором мож­ но выбрать режим работы с постоянным магнитным no­ lo

током или с постоянной частотой изменения токов в ро­ торе {Л. 20, 30]. Для всех типов машин может быть принят режим работы, при котором обеспечивается мак­ симальное отношение электромагнитного момента к то­ кам в обмотках статора и т. д.

Таким образом, для отыскания зависимостей напря­ жений щ, ug, обеспечивающих требуемые значения ско­ рости 0, необходимо решать (1-1) — (1-6) с учетом огра­ ничений, накладываемых типом машины и требованиями к режиму ее работы. Необходимо обратить внимание на

то, что

в (1-6) входит момент

нагрузки,

который

в об­

щем случае зависит от скорости

6 и углового положения

6 вала

двигателя, а также от

времени

i. Поэтому

для

каждого вида нагрузки приходится проводить самостоя­ тельное решение (1-1) — (1-6).

Схемы управления приводами переменного тока, обеспечивающие решение (1-1) — (1-6), оказываются гро­ моздкими по структуре. В них требуется применение до­ статочно сложных измерительных устройств (например, для измерения мгновенных значений момента нагрузки). Поэтому в общем случае точное решение (1-1) — (1-6) в схеме управления привода переменного тока практиче­ ски не осуществимо. На практике возможно решение (1-1) — (1-6) только с допущениями, а это приводит к тому, что мгновенное значение скорости нагрузки не будет строго соответствовать требуемому значению. Сле­

довательно, разомкнутая

 

 

система

регулирования

 

пин

скорости

с приводом

пе­

£

 

ременного

тока и

частот­

 

ным

управлением

не

мо­

СУ

Н пэ Н Д

жет

быть

применена

на

 

 

практике

для контроля

 

ДОС

 

мгновенного значения ско-

 

 

 

рости нагрузки.

Р и с j . 3

_ структурная схема

за-

С точки зрения реше-

мкнутой

системы регулирования,

ния задачи

регулирования

 

 

 

мгновенного значения скорости, а также задачи построе­ ния позиционной системы регулирования на базе привода переменного тока целесообразно рассмотреть работу привода переменного тока в замкнутой по скорости или по угловому положению вала системе регулирования. На рис. 1-3 приведена структурная схема замкнутой си­ стемы регулирования на базе привода переменного тока.

11

Смотрите также файлы