Электромеханические преобразователи энергии автоматизированных электроприводов. Реализация функциональной схемы системы управления непосредственным преобразователем частоты, страница 3

Поведение каждой из перемениых исходной (приближенной к реальной кон­струкции) модели (рис. 1.2) может быть описано как изменение во времени экви­валентных векторов переменных, направленных по осям фаз. Такому описанию соответствует эквивалентная модель машины, где реальные обмотки заменены эквивалентными сосредоточенными катушками, расположенными по осям фаз (рис. 1.3) и обладающими параметрами обмоток фаз [1, 17]. Для каждой фазы такой модели соотношение перемениых удобно показать на векторной диаграмме [7, Ю], построенной для произвольной фиксированной частоты с учетом принятых ранее допущений (рис. 1.4). Кроме того, при построении векторной диаграммы параметры ротора были приведены к параметрам статора, а диаграмма построена для иксированного момента времени, когда вектор фазного напряжения сов­падает с осью фазы при вращении векторов против часовой стрелки. Эта диа­грамма представляет собой своего рода математическую абстрактную модель, основанную на известном в электротехнике приеме изображения гармонических функций в виде вращающихся временных векторов. Реальные временные соотно­шения между переменными фазы определяются проекциями вращающихся векто­ров на ось фазы, а временные фазовые сдвиги между переменными соответ­ствуют углам между векторами. Следует отметить, что для упрощения диаграм­ма построена для машины, возбуждаемой только со стороны статора, при воз­буждении же обеих частей ЭМП вектор тока ротора будет определяться еще н

Рис 1.3. Эквивалентная  катушечная модель асинхронной   машины

Рис. 1.4. Векторная диаграмма фа­зы асинхронной машины

напряжением, приложенным к фазе ротора, н может быть ориентирован иначе, о чем будет сказано позже.

Все векторы на диаграмме соответствуют реально существующим перемен­ным, кроме намагничивающего тока /ц. Этот ток определяет по модулю и фазе часть тока статора (или ротора), которая, проходя через обмотку с индуктив­ностью, равной взаимной индуктивности фаз статора и ротора L^, создает в

воздушном зазоре ЭМП рабочее потокосцепление Ч'ц. Полное же потокосцепле­ние каждой катушки (см. рис. 1.3) определяется суммой рабочего потокосцеп-ления и потокосцеп.пения рассеяния (Ф^ или Ч5^). Поскольку потокосцепления определяются совокупным действием всех токов, то для мгновенных значений пе­ременных фазы можно записать:

Здесь Lg = L|( + Lga; Lr = L^ + Lra; Ls, Lf— полные индуктивности фазы ci j гора и ротора соответственно; Lg(fLra— индуктивности рассеяния соответ­ствующих фаз;   L^ взаимная индуктивность фаз статора и ротора, причем   L

в трехфазных машннах благодаря взаимному влиянию всех трех фаз в % раза больше взаимной индуктивности фазы статора и ротора при их соосиом распо­ложении [16].

Поскольку рабочее потокосцепление является общим для обмоток как ста­тора, так и ротора, то на основании (1.4), раскрывая полные индуктивности, можно записать для каждой фазы:

Так как без учета активной составляющей тока холостого хода /, + tr/ц, получим

Таким образом, рабочее потокосцепление можно выразить непосредственно через сумму токов статора и ротора:

Под действием рабочих потокосцеплений обмоток всех (в нашем случае трех) фаз машины в воздушном зазоре формируется вращающееся магнитное поле, которое можно описать вращающимся эквивалентным пространственным вектором в плоскости, перпендикулярной оси вала [11, 16]. Учитывая, что пере­менные величины описываются временными векторами, пульсирующими по осям фаз (рис. 1.3), примем за начало отсчета времени момент прохождения рабо­чего потокосцепления фазы а через нулевое значение. Тогда для мгновенных зна­чений рабочих потокосцеплений фаз можем написать:

Считаем машину двухполюсной, что общепринято при построении математических моделей [1, 11, 16]. В этом случае угловая частота сети <os будет соответствовать угловой скорости магнитного поля в воздушном зазоре и, соответственно, синхронной скорости ротора. Задав вначале cos< = 0 и для простоты построений приняв 4^=1, из (1.7) получим f^ = 0; «F^ = -^/2; ^с=.