Автоматизированный электропривод переменного тока. Основные требования к частотно-регулируемому электроприводу, страница 6

,                                                     (1.22)

где  электромагнитная постоянная времени ротора.

1.3. Анализ процессов и переменных в установившихся режимах

1.3.1.  Главное потокосцепление (магнитный поток в зазоре)

Качество всех характеристик асинхронного двигателя зависит прежде всего от величины и характера изменения магнитного потока в зазоре Ф и главного потокосцепления = Фw₁.  Например, момент двигателя (2.21) пропорционален не только, но и активной составляющей тока ротора , которая также пропорциональна, т.е. величина момента пропорциональна квадрату. Все остальные переменные тоже так или иначе связаны с , поэтому анализ нужно начинать с него. Для анализа используем выражение (2.14):

                =                     

Сначала рассмотрим идеальный холостой ход, при котором s= 0, А = 1 и весь ток, потребляемый обмоткой статора из сети, идет на создание магнитного потока (). Величины тока  и потокосцепления  определяются отношением U₁/f₁ и коэффициентом с₁, характеризующим полное сопротивление контура намагничивания

       ;               (1.23)

    Связь магнитного потока с током определяется кривой намагничивания стали магнитопровода , а ее наклон   численно равен индуктивности,т.е. . Как известно, кривая намагничивания линейна только в начальной своей части, а затем из-за насыщения стали она становится нелинейной. Индуктивность и индуктивное сопротивление также могут значительно уменьшится. Обычно в расчетах  принимают величиной постоянной, а ее возможные изменения оценивают только при необходимости. Однако при анализе результатов возможное насыщение стали нужно иметь в виду.

Связь между выходными напряжением U₁ и частотой f₁ преобразователя отражает его базовая  характеристика U(f) (рис.1.4). Это его основная характеристика, т.к. ею задается величина выходного напряжения в функции частоты при любых ее изменениях, как за счет изменения задания, так и обратных связей, работающих по              Рис.1.4. Базовая характеристика. каналу частоты. Ею задается величина потокосцепления , поэтому способ ее формирования имеет большое значение.  Стандартно при вводе в эксплуатацию задаются номинальные значения двигателя U_Дном и f _Дном. Однако они устанавливают лишь примерный наклон кривой. Свой окончательный вид она получает только после формирования начального и конечного участков.

Начальный участок базовой характеристики. Вектор выходного напряжения U₁ преобразователя задается  векторами его составляющих по осям неподвижной системы координат U_1Х  и U_1У :                        .                                                         (1.24)

Составляющей U_1Х  задается напряжение, необходимое для создания магнитного потока. При f₁ = 0 – это напряжение постоянного тока, которое подается на обмотки статора на интервале предварительного намагничивания для создания магнитного потока и пускового момента двигателя при неподвижном роторе. Величина U_1Х  должна назначаться соответствующей номинальному потоку двигателя. После включения вращающегося магнитного поля и увеличении частоты U_1Х  остается неизменным и равным по величине такому же действующему значению напряжению переменного тока. Величина тока намагничивания определяется из (1.23):

.                                                           (1.25)

При увеличении частоты U_Y нарастает по линейному закону и, согласно (1.24), характеристика U₁(f₁) на начальном участке становится нелинейной. Затем влияние U_1Х  становится незначительным, а характеристика практически линейной. Так, на стендах, установленных в лаборатории, U_1Х = 16 В, а граница начального участка около 5 Гц. Указанную особенность базовой характеристики необходимо учитывать при расчетах.

Теперь рассмотрим влияние второго сомножителя выражения (1.14) – А, который характеризует изменение  при изменении нагрузки (s) и частоты ():   

  ,                                 (1.26)