Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


А. Разомкнутые системы скалярного частотного управления асинхронными двигателями .




Под скалярным управлением понимают все невекторные системы управления электроприводом. Они включают простые системы управления асинхронным двигателем при питании от источника напряжения регулируемой частоты , а также более сложные системы частотно- токового управления .

Скаляр переменного напряжения представляется только величиной , полученной с помощью непосредственного измерения , расчета или преобразования мгновенных значений . Следовательно , общей чертой всех скалярных систем управления является модуль регулируемой величины .Эта скалярная величина используется как в разомкнутых , так и в замкнутых системах частотного управления асинхронными двигателями .

Скалярное частотное управление берет свое начало с 1925 года , когда М.П.Костенко предложил свой закон частотного управления

(8.99)

для идеализированного АД, в котором:

1) активное сопротивление R1 обмотки статора равно нулю ,

2) отсутствуют потери в стали ,

3) магнитная система ненасыщена ,

4) имеется независимое охлаждение .

Для идеализированного АД этот закон управления обеспечивает постоянство перегрузочной способности :

(8.100)

и экономичное регулирование электрических машин,

где критический момент АД при текущей и номинальной частотах ,

статический момент при текущей угловой скорости двигателя и при номинальной скорости .

При этом

(8.101)

где s – скольжение ,

- число пар полюсов обмотки статора АД .

При использовании относительных безразмерных единиц :

 

(8.102)

 

закон М.П.Костенко записывается в виде :

 

(8.103)

 

Как показал А.А.Булгаков , закон частотного управления М.П.Костенко относится не только к частотному управлению , а вообще к любому управлению электродвигателем . В частности , при параметрическом управлении , когда

(8.104)

 

Если учесть , что в идеализированном двигателе = 0 , то

 

(8.105)

 

Следовательно , напряжение , подводимое к АД , надо изменять с изменением нагрузки .Этот принцип управления широко используется в современных асинхронных электроприводах для экономии электроэнергии , когда в цепь статора АД включаются полупроводниковые преобразователи напряжения , которые изменяют свое выходное напряжение (первую гармонику) пропорционально корню квадратному из относительного момента (тока) двигателя .

Представим статический момент в общем виде :

 

(8.106)

где n = -1, 0 ,1 ,2 .

Принимая

получим

(8.107)

 

Представляя пропорцию (8.100) в виде

 

(8.108)

 

находим

(8.109)

 

При R1=0 формула Клосса имеет вид

 

(8.110)

 

где s и sк – текущее и критическое скольжение АД при данной частоте f1 .

Критическое скольжение при R1 = 0 :

 

(8.111)

 

где (8.112)

 

Xк.ном – индуктивное сопротивление контура короткого замыкания АД при номинальной частоте ,

R/2 – активное сопротивление фазы ротора , приведенное к статору .

При подстановке (8.111) в (8.110) , получаем :

 

(8.113)

Поскольку

(8.114)

то

(8.115)

 

(8.116)

 

где sа- абсолютное скольжение .

Представив электромагнитный момент М и угловую скорость w ротора в относительных безразмерных единицах

 

(8.117)

 

получим из (8.115) и (8.116) параметрическое уравнение семейства механических характеристик идеализированного АД , управляемого по закону М.П.Костенко :

 

(8.118)

 

где в качестве параметров выступают :

1) абсолютное скольжение sа ,

2) относительная частота a ,

3) характер статического момента , определяемый степенью n ( n = -1, 0, 1, 2 ).

Из (8.118) следует , что при постоянном статическом моменте (n=0) , частотное управление АД происходит при постоянном критическом моменте (mк = lm ) и механические характеристики представляют собой семейство конгруэнтных кривых ( Рис.8.11) .

Если частотное управление осуществляется при квадратичном статическом моменте (n=2) , то критический момент пропорционален квадрату частоты (mк = lma2 ) и механические характеристики имеют вид , показанный на Рис.8.12 . При управлении АД с поддержанием постоянства мощности ( n = -1 ) , критический момент изменяется обратно пропорционально частоте (mк = lma-1 ).Обычно такое регулирование скорости применяется при a>1 (Рис.8.13) .

Основное отличие реального АД от идеализированного состоит в том , что в реальном двигателе R1> 0. А это приводит к изменению свойств и характеристик реального АД по сравнению с идеализированным . Чтобы выяснить влияние R1 на свойства и характеристики реального АД , рассмотрим эквивалентные Т- образную (см..Рис.3.53 ) и уточненную Г- образную (см.Рис.3.54) схемы одной фазы АД при переменной частоте , где все индуктивные сопротивления пропорциональны относительной частоте a . Т- образная эквивалентная схема одной фазы АД при переменной частоте показана на Рис.8.14. При этом активное Rв (sа) и реактивное Xв (sа) « внутренние » сопротивления АД , являющиеся функциями абсолютного скольжения sа (см . формулы 3.252 ) , пропорциональны относительной частоте a :

 

(8.119)

 

где (8.120)

 

(8.121)

 

X1.ном , X/2.ном ,Xm.ном - индуктивные сопротивления эквивалентной Т-образной схемы АД при номинальной частоте , sа – абсолютное скольжение .

Эквивалентное сопротивление цепи АД при данных абсолютном скольжении sа и относительной частоте a (Рис.8.15):

 

(8.122)

 

где (8.123)

 

(8.124)

 

В соответствии с уточненной Г- образной схемой АД при переменной частоте (см. Рис.3.54 ) и формулой (3.235) запишем выражение критического момента :

 

(8.125)

 

и критического скольжения :

 

(8.126)

 

трехфазного асинхронного двигателя,

где Ua - фазное напряжение АД , определяемое законом частотного управления , R/1 ,R//2 ,X/к.ном = X/1.ном + X//2.ном – параметры уточненной Г- образной схемы АД , определяемые по (3.224) , (3.225) , (3.227) при номинальной частоте f1.ном .

Если принять, что при любых частотах a критический момент АД равен критическому моменту при номинальной частоте, т.е.

 

Мк,a = Мк,ном , (8.127)

 

то можно найти закон частотного управления :

 

(8.128)

 

Однако при реализации этого закона частотного управления следует принимать во внимание величину тока статора

 

(8.129)

 

и магнитного потока взаимоиндукции

 

(8.130)

 

где

(8.131)

 

(8.132)

 

(8.133)

 

(8.134)

Анализ (8.129) –(8.134) с учетом Рис.8.14 и Рис.8.15 показывает , что в широком диапазоне изменения частот (amin £ a £ 1) и нагрузок ( 0< sа £ sном ), выполнение закона (8.128) частотного управления АД (Рис.8.16) требует завышения номинального тока и магнитного потока (Рис.8.17) , что недопустимо как по условиям нагрева двигателя , так и по условиям насыщения магнитной системы .

Использование пропорционального закона g = a частотного управления для реального АД приводит к тому , что критический момент

 

(8.135)

 

двигателя уменьшается с уменьшением частоты (Рис.8.18) .

Можно видеть также , что жесткость линейной части механической характеристики АД

 

(8.136)

 

с уменьшением частоты a снижается . Это можно сказать также и относительно магнитного потока взаимоиндукции

 

(8.137)

 

Рекомендуемые довольно часто в простейших преобразователях частоты методы корректировки начального напряжения при пропорциональном законе частотного управления АД для нагрузок с постоянным статическим моментом не решают проблему .Если скомпенсировать падение напряжения I1R1 для I1=I1ном при минимальной частоте , то при сбросе нагрузки (I1=I0) к обмоткам АД будет приложено повышенное напряжение , которое может вызвать перенасыщение магнитной системы и недопустимое увеличение тока ( или его ограничение ) . Если компенсацию сделать для минимального тока , то при увеличении нагрузки магнитный поток уменьшается и , соответственно , уменьшится критический момент .Следовательно , законы частотного управления в разомкнутых системах , когда напряжение изменяется только в функции частоты , не обеспечивают постоянство перегрузочной способности реального АД в широком диапазоне изменения моментов и скоростей . Они применяются при ограниченном диапазоне регулирования скорости , порядка D £ 2 , а при больших диапазонах – для нагрузок , зависящих от скорости , например , типа турбомеханизмов .

Функциональная схема разомкнутой системы частотного управления АД показана на Рис.8.19. Обратная связь по напряжению служит здесь только для поддержания соотношения между управляющими величинами , заданными системой управления : g = F(a) . Она исключает влияние нелинейности регулятора напряжения РН и влияние потерь в силовом блоке ПЧ , но не затрагивает сущности регулирования , которое осуществляется независимо от нагрузки .

Недостатки разомкнутых систем частотного управления устраняются в замкнутых системах , когда напряжение на двигателе изменяется не только в функции частоты , но и тока (момента ) нагрузки . При этом магнитный поток и перегрузочная способность двигателя поддерживаются на заданном уровне


25 СКАЛЯРНОЕ ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АД ПО ЗАКОНУ Y1= const.

На основании и можно записать пропорцию :

(8.144)

из которой определяется действующее значение ЭДС статора :

(8.145)

при частотном управлении по закону Y1= const.

Преобразуем эквивалентную Т-образную схему (Рис.8.14): в Г-образную

Для получения характеристик и выяснения свойств АД при частотном управлении по указанному закону вынесем намагничивающий контур эквивалентной Т-образной схемы Рис.8.14 на зажимы a-b (Рис.8.21) , изменив при этом параметры схемы в соответствии с теорией электрических машин . Обозначим :

(8.146)

где (8.147)

Ks – коэффициент магнитной связи статора .Из Рис.8.21 и принятых обозначений (8.146) следует , что приведенный ток ротора :

(8.148)

С учетом (8.145) получаем :

(8.149)

где действующее значение номинальной ЭДС статора Es.ном :

(8.150)

Активное сопротивление на Рис.8.21 является эквивалентом для неподвижного АД , где выделяется электромагнитная мощность. Поэтому электромагнитный момент трехфазного АД можно записать в виде

(8.151)





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. I) Получение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы, по возмущению относительно выходной величины, по задающему воздействию относительно рассогласования .
  2. I. РАЗВИТИИ ЛЕКСИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯЗЫКА У ДЕТЕЙ С ОБЩИМ НЕДОРАЗВИТИЕМ РЕЧИ
  3. II. О ФИЛОСОФСКОМ АНАЛИЗЕ СИСТЕМЫ МАКАРЕНКО
  4. II. Основные задачи управления персоналом.
  5. II. Основные принципы создания ИС и ИТ управления.
  6. IХ. Органы управления, контрольно-ревизионный орган и консультативно-совещательные структуры РСМ
  7. V) Построение переходного процесса исходной замкнутой системы и определение ее прямых показателей качества
  8. X. Прикомандирование сотрудников к представительным органам государственной власти и органам государственного управления.
  9. АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
  10. Автоматизация управления освещением и электроснабжением в общественных пространств.
  11. Автоматизированные информационно управляющие системы сортировочных станций


Последнее изменение этой страницы: 2017-03-08; Просмотров: 1022; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.016 с.) Главная | Обратная связь