CC BY
31
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ , И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА -им. С. М. КИРОВА
Том 301 1975
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ
РЕГУЛИРОВАНИИ
О. Г. МАКАРЧЕНКО, Ю. П. КОСТЮКОВ
(Представлена научным семинаром кафедр электрических маши« и общей электротехники)
В электроприводах с импульсным регулированием [1] возможна работа асинхронного двигателя с частыми ¡пусками и торможением при повторно нкратшвремшном режиме, набросе или сбросе нагрузки и .изменении относительной продолжительности -включения. В зависимости от типа механизма и характера технологического процесса для этих, электроприводов характерен тот или иной переходный режим.
При наследовании динамики асинхронных электроприводов наибольшее распространение ¡получили экспериментальный метод и математическое моделирование, основанное на использовании аналоговых или цифровых вычислительных машин.
В настоящей работе исследование динамики пуока асинхронных двигателей с импульсным регулированием скорости проводилось методом математического моделирования на аналоговой вычислительной машине.
Зл-ектромеханикчвск-ие переходные процессы -в асинхронном двигателе с импульсным преобразователем и добавочными сопротивления,ми в роторной цепи переменного тока описываются следующей системой диффер енци ал ьн ых ур аинений:
^т5 - ив8 - 4- ^ + кг ^ + чу,
а - х 5 х 5
^ = и„. - + кг-4- ЧГ* -
и ^ А £ А ^
^ - к, - Г* + ЬКД Таг + (1 - ;
т х;' х/
^ = к5 Тр.' - Г2 + ЬНд - (1 - с) ; (1)
а х V/
л Г
где Чга5; — составляющие обобщенного вектора потокосцеплений статора;
х¥7Л: >Ррг — составляющие обобщенного ¡вектора потакосдеплений ротора;
ияз; Цзз — составляющие обобщенного вектора напряжения статора;
ш — угловая скорость вращения ротора;
Мс — 'момент статической нагрузки;
к5 ; кг — — — коэффициенты связи статора и ротора;
Х5 - ХГ
^ 2
Гь = ХЭ ~~ V- ' ХГ ^ хг — ~~~ 5 ХЭ ~ Х! "Ь Хш! ХГ ~ Х2 хш-
Г Б
г2—¡параметры Т-образной схемы замещения асинхронного двигателя в относительных единицах;
— добавочное сопротивление роторной цепи;
Ь—логический коэффициент, принимающий значения 0, 1; Ь—1 при выключенных тиристорах импульсного .преобразователя;
Ь=0 при включенных тиристорах.
По дифференциальным уравнениям (1), записанным относительно потокосцеплений в синхронно вращающейся системе ¡координат, составлялась электронная -модель асинхронного двигателя с импульсным преобразователем и добавочными сопротивлениями в роторной цепи. Проводящее состояние вентилей импульсного преобразователя имитировалось на модели замыканием контактов реле. Схема управления этого реле набиралась на моделирующей установке и состояла из генератора импульсов и широтно-импульсного модулятора.
Параметры асинхронного двигателя изменяются в зависимости от скольжения и токов. В рассматриваемых системах импульсного регулирования [2[ ток ротора имеет непрерывный характер. При повышенной частоте коммутации содержание высших гармонических в токе двигателя ничтожно мало. Поэтому учет влияния эффектов вытеснения тока и насыщения магнитной цепи при моделировании асинхронного двигателя может быть осуществлен специальными методами [3[.
¡Проведенные расчеты электромеханических переходных процессов в асинхронном электроприводе с импульсным регулированием показали, что в кривой электромагнитного момента появляются дополнительные пульсации, частота которых раина частоте коммутации.
На электронной модели проведено исследование (влияния частоты коммутации 1К на величину и характер электромагнитного ¡момента асинхронного двигателя. Исследования показали, что с увеличением частоты коммутации при ¡прочих равных условиях пульсации электро-ляагнитного момента, обусловленные влиянием импульсной системы, уменьшаются. По данным обработки большого количества расчетных осциллограмм, полученных на модели при номинальной .нагрузке и вариации частоты коммутации, на рис. 1 построена зависимость коэффициента ¡пульсаций электромагнитного момента М2/1М1. в области ударного значения от частоты коммутации. Эта зависимость показывает, что при !к>1000 Гц коэффициент пульсаций момента изменяется незначительно.
Пульсации момента зависят от относительной продолжительности включения вентилей импульсного преобразователя у и при постоянной в ¡процессе пуска частоте коммутации имеют максимальное значение при у='0,5. Причем с уменьшением частоты коммутации этот максимум смещается в сторону меньших у (рис. 2). С уменьшением относительной продолжительности включения у величина электромагнитного момента двигателя снижается. Это позволяет осуществить синтез заданной динамической характеристики при импульсном регулировании.
Исследования показали, что при управлении изменением относительной продолжительности включения у происходит заметное уменьшение пиков ударных моментов. В этом случае момент двигателя мо-
Рис, 1
Рис. 2
жет быть ограничен до определенного' наперед заданного значения, поддерживаться неизменньим в течение в(саго времени пуска или регулироваться по величине.
Возможность управления переходными электромашитны-ми моментами и осуществления управляемого пуска двигателя с заданной динамической характеристикой расширяют область практического применения рассматриваемых импульсных систем регулирования.
На модели были исследованы также переходные процессы при на-бросе и сбросе нагрузки, скачке управляющего воздействия, изменении момента инерции электропривода, повторном включении с разных начальных скоростей.
С увеличением момента инерции электропривода время пуска возрастает, поэтому скорость изменения скольжения двигателя снижается, что создает условия для большего числа пульсаций переходного электромагнитного момента двигателя.
При. возрастании начальной скорости в момент включения величина электромагнитного момента двигателя уменьшается. .
'Проведенные исследования электромеханических переходных процессов позволяют сделать вывод о том, что импульсная, система вызывает появление в кривой электромагнитного момента двигателя' дополнительных .пульсаций, частота которых равна частоте .коммутации. Величина этих пульсаций при высокой частоте .коммутаций незначительна и не оказывает существенного влияния на ^характер переходного процесса. Качественно переходные процессы в этом случае аналогичны переходным. процессам при реостатном регулировании скорости...,.
Эти обстоятельства позволяют производить расчеты электромеханических переходных процессов на АВМ в случае у = const и fK = const без модели импульсной системы. Для этого в системе дифференциаль- *
ных уравнений следует .брать эквивалентную величину сопротивления роторной цепи r2 = r2/+iRfl/(l—у).
Основные выводы подтверждены экспериментами на. асинхронном двигателе типа МТ-112-6. Расхождение расчетные и опытных аначаний электромагнитного момента асинхронного двигателя составляет 10—116%:
Выводы
1. Импульсное регулирование приводит к появлению в кривой эл ектром аннитного мом ента асинхронного двигателя дополнительных пульсаций, частота которых равна частоте коммутации. С увеличением частоты коммутации дополнительные пульсации момента уменьшаются.
2. -€ уменьшением относительной продолжительности включения величина электромагнитного момента асинхронного двигателя ■ снижается . ■
3. При повышенной частоте коммутации и неизменной у качественно электромаханичеокие переходные процессы аналогичны таковым в асинхронном электроприводе с реостатным регулированием.
■4. При изменении у по определенному закону возможен управляемый. пуск асинхронного двигателя с заданной динамической характеристикой.
ЛИТЕРАТУРА '
1: Ю. П. К о с тюко в, О. Г. М а ка р ч ен к о. Регулирование скорости асинхронного^, двигателя импульсным изменением активного сопротивления . .роторной цепи. Сб.: «Доклады VIII научно-технической конференции. Статические преобразователи в автоматике и электроприводе». Томск, 1971.
"2.--0. Р. Макарченко. Разработка и исследование асинхронных/Электроприводов с импульсным регулированием скорости вращения. Автореферат кандидатской диссертации. Томск, 1972.
'3. By Ж а X ань. Исследование влияния насыщения на динамику пуска асинхронного двигателя. «Электротехника», 1967, № 8. '
С—293
