Электромеханические преобразователи энергии автоматизированных электроприводов. Реализация функциональной схемы системы управления непосредственным преобразователем частоты, страница 2

Таким образом, напряжение, приложенное к выводам рамки, уравновешивается падением напряжения на ее активном сопротив­лении г и двумя ЭДС: трансформаторной dW/dtи ЭДС вращения Ч'у.со. Момент, развиваемый рамкой, определяется не только мо­дулем тока и потокосцепления, но и взаимной ориентацией их векторов, расположенных в плоскости чертежа (рис. 1.1). Поэтому во втором уравнении (1.1) записано векторное произведение, где под i подразумевается вектор, модуль которого равен току, а на­правление определяется по правилу буравчика.

Уравнение 1.1 определяет основные свойства и ограничения, заложенные в ЭМП его принципом действия. Из (1.1) следует, что для создания сред­него момента угол между векторами тока и потокосцепления должен менять­ся в ограниченных пределах, а для соз­дания постоянного момента он должен ¹ быть постоянным, т. е. положение этих векторов должно изменяться в про­странстве с одинаковой скоростью

Рис. 1.1. Элементарный электро­механический   преобразователь

Таким образом, для управления параметрами механической энергии на валу ЭМП можно организовать четыре воздействия: на модули тока и потокосцепления, на взаимную ориентацию этих величин и на общую скорость вращения их векторов.

Исследование процессов в ЭМП энергии обычно выполняют не непосредственно на конкретной .конструкции, а на эквивалентных моделях. Благодаря тому что в основе работы всех типов ЭМП автоматизированных электроприводов лежат одни и те же законы, появляется возможность создать универсальные общие модели для различных типов преобразователей. В этом смысле вращающиеся преобразователи можно разделить на две большие группы:

1)  преобразователи, у которых токи (или магнитные потоки) взаимно перемещающихся частей создаются с помощью источников
энергии переменного тока;

2)  преобразователи, у которых одна часть (статор или ротор)
возбуждается от источника энергии переменного тока, а другая —
от источника постоянного тока.

Основные законы преобразования энергии, лежащие в основе ЭМП, исключают построение ЭМП с непрерывным движением при возбуждении обеих частей постоянным током.

Рассмотрим последовательно эквивалентные модели ЭМП раз­личных групп.

1.2. МОДЕЛИ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

СВОЗБУЖДЕНИЕМОБЕИХЧАСТЕЙПЕРЕМЕННЫМТОКОМ

Одной из наиболее распространенных технических реализаций ЭМП первой группы являются асинхронные машины. Ограничив рассмотрение только трехфазными машинами, используем следующие общепринятые при ана­лизе допущения [1, 5, 7]:

1) параметры обмоток фаз статора и ротора соответственно одинаковы, а
система напряжений фаз симметрична;

2) магнитопроводы ненасыщены;

3) воздушный зазор между взаимно перемещающимися частями ЭМП равно­
мерный;

4) МДС в воздушном зазоре синусоидальна;

5) влияние потерь  в стали и эффекта вытеснения тока и потока иа характеристики ЭМП не учитывавается;

6) обе части ЭМП имеют однотипные распределенные обмотки.

При других исполне­ниях одной из частей ЭМП (беличья клетка, полый или массивный ротор и т. д.) ее параметры можно привести к эквивалентной распреде­ленной обмотке [1]. На рис. 1.2 даиа первичная модель асинхронной трехфаз­ной машины (11, 28], изображаемая обычно в плоскости, перпендикулярной оси вала. Здесь условно изображены сечения обмоток фаз статора (присвоен индекс s) и ротора (присвоен индекс г) и оси этих обмоток, перпендикулярные их пло­скостям. При подключении обмоток к источникам трехфазного переменного на­пряжения токи в обмотках будут определяться уравнениями равновесия напря­жений [16, 28]

Здесь  — полное потокосцепление обмоток соответствующих фаз; г — акивные сопротивления обмоток (не различаются по фазам вследствие симмет­рии), а токи / и напряжения и — функции времени с соответствующими фазоопределяются изменением потоковыми сдвигами [16]. Кроме того, ЭДС цеплений обмоток во времени как под действием изменения соответствующих токов во времени, так и под действием взаимного перемещения обмоток статора и ротора.