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

Скачать файл (5,62Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 1

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

не бывает пускового режима в широко известном поня тии [Л. 27]. Поэтому, например, в дальнейшем при ана лизе приводов будем предполагать, что синхронные ма шины не имеют короткозамкнутых обмоток.

1-4. ПРИВОДЫ С СИНХРОННЫМИ М А Ш И Н А М И

а] Привод с синхронной машиной, имеющей неявновыраженные полюсы

Примером синхронной машины с неявновыраженными полюсами может служить маломощный синхронный двигатель, на роторе которого для возбуждения двига теля размещается постоянный магнит цилиндрической формы. На базе этого двигателя можно выполнять бес контактные приводы с частотно-токовым управлением.

Для того чтобы при анализе привода можно было использовать для момента выражение (1-19), будем счи тать, что возбуждение двигателя является электромаг нитным, осуществляемым с помощью обмотки на роторе. Для рассматриваемого двигателя в качестве такой об

мотки	примем	обмотку	wj.	Тогда	имеем		= 0, /,/ =
= const =й=0, а токи it и ie			питают статорные				обмотки до/
и wg	соответственно. Для		машины с		неявновыраженны-
ми полюсами		L M a K C = LM 1 ! „ и выражение				для	момента и»
(1-19)	будет:
	М = idLidMUMc (—if			sin 8-HV	cos	0).	(1-23)

Из рис. 1-4 следует, что частота токов в статорных обмотках машины / определяется угловой скоростью датчика 4. Так как угловая скорость поля статора (ча стота токов статора) двухполюсного синхронного двига теля совпадает со скоростью ротора, коэффициент пере дачи К редуктора 2 нужно брать равным единице. Тогда из (1-20) получаем выражения для токов в статорных обмотках машины:

if=к0	К c o	s	( 9	+ т ) -	" Q s i n	(0 +	т)];	(1-24)
U = KoK			(9 +	T) +	% cos (6 +		у)].
	s i	n
подставляя которые в (1-23), имеем:
М = /Coid^idMaKc («в sin y+uQ						COS у) •		(1-25)

Принимая у —0, получаем линейную зависимость мо мента от управляющего сигнала uQ:

(1-26)

При этом сигнал « d на момент не влияет. Посмотрим, какую роль играет сигнал uD в данном приводе с частот но-токовым управлением. Найдем проекции н. с. статора на оси d и q из (1-22) при К= 1 и у = 0:

	F,	К,		(1-27)
				(1-27)
Из этих выражений следует, что сигнал uQ				опреде
ляет н. с. статора, направленную по			оси q и,	следова
тельно,	участвующую	в создании	момента	машины,
а сигнал	uD определяет	н. с. статора,	направленную по
оси d. Благодаря этому, с помощью сигнала uD				в приво

де можно регулировать потребление синхронной маши


ной реактивного	(индуктивного или емкостного)		тока от
преобразователя	энергии, а это бывает важно с точки
зрения улучшения энергетических		показателей	привода,
а также для создания требуемых		условий коммутации
тиристоров внекоторых типах преобразователей			энергии.

В (1-26) не входит угол 9, и, следовательно, элек тромагнитный момент привода не зависит ни от углового положения ротора, ни от величины и направления часто ты его 'вращения. Это означает, что механические харак теристики привода являются мягкими и в линейной зоне работы привода не отличаются от характеристик рис. 1-5.

Рассматриваемый синхронный привод с частотно-то ковым управлением удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к приводам, предназначенным для ра боты в замкнутых системах регулирования. Как в затор моженном состоянии ( '0 = const, Q = 0), так и при любом значении частоты вращения ротора Q в пределах рабо чей зоны привод развивает момент, линейно зависящий от сигнала UQ. Изменение знака момента в приводе про исходит при изменении знака (полярности) сигнала uQ. На валу привода могут быть получены моменты, значительно превышающие номинальный момент синхронной машины, — перегрузочные моменты.

Для получения перегрузочных моментов необходимо предусматривать формирование соответствующих пере грузочных токов статора. На практике получение боль-

ших перегрузочных моментов, в 2—4 раза превышаю щих номинальный момент, ограничивается возможностя

ми	преобразователей энергии	и	допустимым	нагревом
машины. Линейная зависимость			перегрузочных	момен
тов	от сигнала UQ нарушается	на	практике из-за насы

щения машины. Это происходит при токах статора,		пре
вышающих номинальные значения в 3—5	и более	раз.
В реальных приводах с частотно-токовым	управлением

предусматривают ограничение токов статора, что дости гается ограничением сигнала uQ значением uQuai<c. Отме тим при этом, что в установившихся режимах работы ограничение эффективного значения токов статора дости гается без искажения синусоидальной формы токов.

В замкнутой системе регулирования с. рассматривае мым приводом допустимо ступенчатое изменение сигна ла «з на входе системы или ударное приложение момен та нагрузки. При этом синхронная машина не будет вы падать из синхронизма. Рассмотрим, например, работу привода с синхронной машиной в замкнутой системе ре гулирования скорости, когда сигнал и3 (рис. 1-3) на входе системы определяет требуемую частоту вращения нагрузки привода. Пусть в некоторый момент времени

скачком изменился сигнал и3,	а следовательно,		и сигнал
uy(uQ) на входе синхронного	привода.	Если допустить,
что соответствующие новому	значению	сигнала	UQ токи

статора образуются без запаздываний, то новое значе ние момента на валу привода возникнет скачком. При

этом частота	токов статора	начнет изменяться	плавно
в соответствии	с изменением	частоты вращения	ротора

под действием возникшего момента, определяемого сиг налом ыу (И(э) на входе привода.

Если в рассматриваемой системе регулирования ско рости произойдет ударное приложение момента нагруз ки, то синхронная машина будет изменять свою скорость (соответственно частоту токов статора) до тех пор, пока сигнал uy(uQ) не увеличится и не создаст момент, урав новешивающий момент нагрузки. Синхронная машина может остановиться, если момент нагрузки окажется больше максимального момента привода и будет дейст вовать значительное время. При этом частота токов ста тора машины будет равна нулю (по обмоткам статора •будут протекать постоянные токи), а момент машины будет равен значению ММакс, пропорциональному сигна лу идмаксПосле снятия момента нагрузки синхронная

машина будет разгоняться и достигнет скорости, зада ваемой сигналом и3.

Качания и самораскачивание рассматриваемой син хронной машины в приводе с частотно-токовым управле нием рис. 1-4 невозможны, так как угловое положение ротора синхронной машины строго увязано с простран ственным положением вектора н. с. статора во всех ре жимах ее работы. Этот вывод справедлив для всех типов синхронных машин, а также и для асинхронных машин, работающих в режиме двойного питания.


	Отметим, что		если в	синхронном	приводе	принять
у = л/2,		то сигналы	uD и uQ	поменяются	ролями. При		зна-
- чениях		угла у, отличных от нуля и от я/2, оба сигнала
uD	и uQ	будут принимать участие как			в создании	момен
та,	так	и в создании н. с. статора, направленной					вдоль

оси d [см. (1-22) и (1-25)]. На практике из соображений удобства построения схемы управления приводом прини мают у = 0. При К=1 и Y —0 из схемы привода рис. 1-4 исключаются редуктор 2 и дифференциал 3.

Рис. 1-6. Структурная схема синхронного привода с частотно-токовым управлением.

На рис. 1-6 показана структурная схема синхронногопривода с частотно-токовым управлением, в соответст-

-вии с которой может быть спроектирован промышлен ный привод. Обозначения на рис. 1-6 соответствуют обо значениям рис. 1-4.

Рассмотрим работу привода при постоянной угловой скорости вращения Q. Для двухполюсной машины кру-