2Π fi

p

магнитопровода;

3. Не учитывается влияния пространственных и вре- менных высших гармонических составляющих (мдс).

Ген. ^Дв.

^sкр. экстерум

Механические характеристики АД.

Для вывода мех-их хар-ик необходимо рассматривать

-Mк.г.

^{1 0} Mк.д. ^M

s

баланс мощности на основе энер-

гетических диаграмм.

Для вывода мех-ой хар-ки при- нимаем следующие допущения:

1. Ввиду малости активного со- противления статора (для машин средней и большой мощности принимаем ∆Р_ЭЛ1=0.

2. Учитывая, что магнитные потери в АД значительно ниже электриче-

ских ∆Р_М1=0, ∆Р_М2=0.

Ур-ие электромеханической хар-ки: М = f(I).

_3I`2 <sub>R</sub>`

_{M } 2 2Σ

sω₀

• ЭМХ; Из ур-ия следует, что для определения зависи-

мости моментов от скольжения необходимо знать хар-ку I’₂(S).

11

I' (s) 

U_Ф

, Х – индуктивное сопротивление КЗ. Х

=Х +Х’

2 ₂



_{ }R'_{2Σ }

_R

КЗ

X ²

К 1 2

_ 1 _{S } KЗ

Ур-ие представляет собой скоростные хар-ки АД, т.к. скольжение однозначно определяет

3U² R`

величину скорости. Уравнение механической хар-ки: ^{M }

Ф 2Σ

2

• МХ

^{ R`}_2Σ ^ 2 ^

ω₀s_R₁ 

_

_ X_{K }

 _

s

Макс-ое значение момента, развиваемого дв-ем называется критическим. Соответствующее

S 

R`_{2Σ M }

3U²

скольжение называется критическим. _K

;

R ² X²

Ф

K 2ω R 

R ² X² 

1 K 0 1 1 K

Знаки ± означают, что максимум момента может иметь место:

а) при s>0 (+) в двигательном режиме и режиме противовключения. б) при s<0 (-) в генераторном режиме.

«+» - двигательный режим; «-» - генераторный. При работе в генераторном режиме с реку-

перацией энергии момент критический больше, чем в двигательном режиме или режиме

Ф

3U²

Ф

M 

_; M 

3U²

противовключения.

KГ 2ω R 

R ² X² 

KД 2ω R 

R ² X² 

0 1 1 K

0 1 1 K

Формула Клосса: ^{M }

2M_K (1 a s_K )

s

^{.Упрощенная} M 

2M _K

s

Таким образом,

s _ K _K s

s

2a s_K

s _K _K s

s

зная каталожные данные АД, можно построить MX и ЭМХ.

Электромеханические характеристики АД.

Типы ЭМХ: 1. Зависимость тока от скольжения I₁(s), 2. I’₂(s).

I'₂

19.  ^UФ

2

_{ }R'_{2Σ }



^R

1

X ²

_{ S } KЗ

I'  ^UФ

При s∞ ток ротора I’₂ стремится к предельному значению:

Когда s>0, то I’₂(s) монотонно возрастает. Если s<0 – имеется максимум.

2ПР ЕД

² X²

K

R

1

s<0

^I’2 MAX

^I'2 max ^

U_{Ф ;} X_К

^smax Г

_R'_2Σ

R₁

¹

a

^I’2 ПРЕД

s>0

Ток ротора I’₂ явл-ся основной величиной для оценки ре- жима работы Д.

^SГЕН. MAХ

I

Для выражения I₁(s):

I₁ 

² I'² (12α

I

2

μ

1a

2_s2 ₎

K

где

α  ^μ

^I'2ПП

• коэф-т кратности тока Iμ по отнош-ию к I’

2пр^.

12

7. Уравнения электромеханической и механической характеристики асинхронного двигателя. Искусственные характеристики асинхронного двигателя.

Уравнение электромеханической характеристики: М = f(I).

_3I `2 `2

R

_{M } 2 2

• ЭМХ;

s₀

Уравнение механической характеристики:

3U ² R`

_{M } Ф 2



2

^_ R` _

- МХ

2

₀ s_R₁ 

2_

X _{K }

_ ^s  _

Искусственные характеристики АД

Включение дополнительного R Изменение U

в ротор АД (Rд<R1<R2<R3)

s s

0 0

Rд=0

R₁

s_К 2

R

^{1 R}3 ¹

^U₂ U₁ U_H

U₂ ^{> U}₁ > U_H



Изменение Х (реактивного	Изменение частоты питающего	U/f = const (одновременно
сопротивления в статоре, ХН < Х1 < Х2 < Х3)U	(з-н Костенко) fH > f1 > f2.	изменяется U и f)

_{s s} ест

f_H

x₂

f₁

x₁

x_H

f₂

M

M_K

₁ 1

_M M

13

7. Тормозные режимы асинхронного двигателя.

Рекуперативное тор-е с отдачей энергии в сеть возможно при скорости выше синхрононой скорости маг. Поля. По мере приближения к этой скорости момент дв-ля стремится к нулю, при дальнейшем увеличении под влиянием внешнего момента, когда ω > ω0 – дв-ль работа- ет в режиме генератора параллельно с сетью отдавая ей Эл. Энергию. При работе АД в ре- жиме рекуперации не следует вкл-ть в его цепи дополнительные сопротивления, т.к. это ве- дет к увеличению потерь и снижению КПД. Этот вид используют для подтормаживания.

Торможение противовключением . Условия этого тор-я:

1. Ротор дв-ля под действием акт. Момента приложенного к валу должен вращаться в про- тивоположном направлении отн-но поля статора. Тормозной ток составляет 7..8 Iном, по- этому необходимо ограничивать тормозной ток в пределах допустимой величины. Метод используется в реверсивных приводах и приводах требующих быстрой остановки.

2. при пассивном статическом моменте, кот. Не способствует вращению, осущ-ся торможе- ние на «выбеге» - переключает чередование фаз.

С целью уменьшения тормозного тока и увеличения тормозного момента в цепь ротора вкл- ся дополнит. Сопротивления, Однако при этом способе необходимо затормозить Д или откл-ть его от сети иначе произойдет реверс.

3. для осущ-я динамического тор-я АД статор откл-ся от сети переменного тока и подкл. К

постоянному напр-ю. В режиме динамического торможения неподвижное маг. Поле АД обусловлено суммой намагничивающей силы ОС и ОР. Этот режим тор-я можно рассмат- ривать как своеобразный режим работы АД:

а) ОС при вкл-ии к источнику пост.тока создает неподвижную в пространстве МДС с сину- соидальным распределением вдоль воздушного зазора.

б) амплитуда этой МДС опр-ся не только постоянным током, но и схемой соединения фаз ОС.

14

7. Системауправляемыйпреобразователь-двигательсотрицательнойобратнойсвя- зьюпо скорости.

Основу структурной схемы составляет разомкнутая схема УПД. На валу ДПТ находится

датчик скорости - тахогенератор ТГ (рис. 11.23, а), выходное напряжение которого

^UТГ

, пропорциональное скорости ДПТ, является сигналом обратной связи. Коэффици-

ент пропорциональности носит название коэффициента обратной связи по скорости и может регулироваться за счет изменения тока возбуждения ТГ.

Сигнал обратной связи

^UТГ ^UОС

сравнивается с задающим сигналом скорости Uз.с с и их

разность U_вх= Uз.с - U_тг в виде сигнала рассогласования (ошибки) Uвх подается на вход до- полнительного усилителя У, который с коэффициентом ky усиливает сигнал рассогласова- ния Uвх и подает его в виде сигнала управления Uу на вход преобразователя П.

Uу = К_y Uвх .

Жесткость характеристик в

замкнутой системе больше же- сткости характеристик в ра- зомкнутой системе. Сами харак- теристики, показанные на рис. 11.23, б, , а линии 1 и 3 соответ- ствуют замк системе. Здесь же для сравнения приведена харак- теристика ДПТ в разомк (парал- лельные линии 2, 4 и 5) системе.

Рассмотрим физическую сторо- ну процесса регулирования ско- рости в данной системе. Пред- положим, что ДПТ работает под нагрузкой в установившемся режиме и по каким-то причинам увеличился момент нагрузки Мс. Так как развиваемый ДПТ момент стал меньше момента

нагрузки, его скорость начнет снижаться и соответственно будет снижаться сигнал обрат- ной связи по скорости. Это вызовет увеличение сигналов рассогласования и управления и приведет к повышению ЭДС преобразователя, а следовательно, напряжения и скорости ДПТ. При уменьшении момента нагрузки обратная связь действует в другом направлении.

Таким образом благодаря наличию обратной связи происходит автоматич регулирование ЭДС преобразователя и тем самым подводимого к Дв напряжения.

Для вывода мех хар-ки ДПТ в замкнутой системы, воспользуемся выражениями:

ω ^{E П}

кФ_П

_IR _Я R _П _

кФ_П

к _П U _у



кФ_П

R _Я R _П 

кФ_П

• I ω₀ Δω

(1)

ω ^{E П}

кФ_П

• R _Я R _П 

(кФ )²

П

• M 

к _П U _у



кФ_П

R _Я R _П 

(кФ )²

П

• M ω₀ Δω

(2)

U_вх= Uз.с – γω (3) Uу = К_y Uвх (4)

Заменяем в (1) и (2) Uу на его выраж в (4) и далее U_вх из (3):

Uу = К_y (Uз.с – γω)

15

к к U

γω R

R 

_{ω }П У ЗС _ Я П _I

кФ_П

кФ_П

_{ω }к _П к _У U_ЗС к _П к _У γω _к _П к _У U_{ЗС }к _П к _У γω

⁰ кФ

П

кФ_П

кФ_П

Введем обозначения

С = кФ_П, К_с = γ К_y К_П / С

^к П ^к У ^UЗС

ω₀ 

C

к к U

K _C ω

R

_{ω } П У

C

ЗС _K

_C ω -

Я _I C

(1а)

_{ω }^к П ^к У ^UЗС

C

• K _C ω -

^R Я _{M C}2

(2а)

ω1 k

_^к П ^к У ^UЗС _- ^{R Я I}

^C C C

ω1 k

_^к П ^к У ^UЗС _- ^{R Я M}

^C C C

Окончательно получается:

_{ω }^k У ^k П ^UЗ.С.

• I(R_Я R _П )

• ЭМХ;

_{ω }^k У ^k П ^U З.С.

• M(R _Я R _П )

2

• МХ

c(1k _C )

c(1k _C )

c(1k _C )

c (1k _C )

где

c kФном ;

k_С γk _У k _П /с

• общий коэффициент усиления системы П-Д.

16

7. Системауправляемыйпреобразователь-двигательсотрицательнойобратнойсвя- зьюпо напряжению.

2, 4 , 5 – замкнутая система; 3 - разомкнутая

Датчиком напряжения служит потенциометр. Сигнал обратной связи

Uос αU .

Где α – коэффициент обратной связи. Сигнал рассогласования

^Uвх

U_зс αU .

_{ω }к _П ФU _У

• I R _Я

R _П 

кФ_П

кФ_П

Uу = К_y Uвх = К_y (Uз.с – γω)

_{ω }к _П к _У U_ЗС γω_I R _Я R _П _;

_{ω }к _П к _У U_{ЗС }к _П к _У γω _I R _Я

I R _П

кФ_П

кФ_П

кФ_П

кФ_П

кФ_П

С = кФ_П, К_с = α К_y К_П U= кФ_Пω + IR_Я=Сω + IR_Я

_{ω }^к П ^к У ^UЗС _K C

K IR

_{ω -} C Я

C _C

_- IR _Я IR_П

C

_{ }к к U

K IR IR IR

;

к к U I(K R R R )

ω -

ω K ω

П У ЗС _- C Я Я П

П У ЗС

C Я Я П

^C C C



C1 K _C 

C1 K _C 

^к П ^к У ^UЗС

R _Я 1 K _C R _П

ω  -

C1 K _C 

C1 K _C 

• I ЭМХ система

^к П ^к У ^UЗС

R _Я 1 K _C R _{П }

ω  -

C1 K _C 

M

C² 1 K 

C

МХ система

Перепады скоростей для замкнутой и разомкнутой системы

Δω_з

_I( Rя(1 к_С ) _

_ 1 к_С

с

R _{П )}

1 к_С

Δω_з

IRя Rп /(1 с)/ с; Δω_р

I^Rя Rп^/ с 

Δω_з Δω_р

Физическая сторона процесса. При изменении нагрузки на валу двигателя увеличива- ется ток якоря и увеличивается внутреннее падение напряжения. Это вызовет увеличение сигнала рассогласования и увеличение сигнала управления. Увеличится ЭДС преобразова- теля и компенсация падения напряжения на выходе ДПТ.

17

7. Система управляемый преобразователь-двигатель с положительной обратной