Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем изменением напряжения. Повышение экономичности работы асинхронного электропривода с помощью регулятора напряжения

Момент двигателя в переходном режиме может в несколько раз превосходить момент в статическом режиме из-за того, что переходные токи статора и ротора могут значительно превосходить значения, рассчитанные по формулам для статического режима. Магнитные поля, образуемые переходными составляющими токов, могут либо усиливать, либо ослаблять основное поле, создаваемое принужденными (установившимися) составляющими токов, вызывая соответствующее усиление или ослабление переходного электромагнитного момента. Иногда момент может стать даже отрицательным (тормозным), что можно видеть на начальном участке  кривой /  на  рис. 5.40, е.

Другое существенное различие состоит в том, что вид динамической характеристики АД определяется не только параметрами его обмоток, но и моментом нагрузки и моментом инерции ЭП. Кроме того, характер переходного электромагнитного момента АД зависит от вида переходного процесса (пуск, реверс, торможение), а также от начального уровня магнитного поля двигателя.

Анализ этих зависимостей позволяет отметить, что при большом суммарном моменте инерции и моменте нагрузки кривая момента АД в начале переходного процесса имеет много пиков, затухание   которых   происходит   медленно.

Большое влияние на характер переходных процессов при реверсе и торможении АД оказывает оставшееся магнитное поле, так как при отключении АД от сети магнитный поток АД не может мгновенно снизиться до нуля. Как показывают расчеты и эксперимент, наличие этого потока оказывает неблагоприятное воздействие на переходные процессы и вызывает увеличение максимальных переходных моментов АД при реверсе и торможении. Пики переходных электромагнитных моментов двигателя при пуске в 3 — 5, а при реверсе в 12—18 раз превышают номинальный   момент   АД.

Математически переходные процессы в АД описываются системой дифференциальных уравнений [12], которые по своей природе нелинейны и содержат периодические коэффициенты. Их решение для нахождения зависимостей (o(t) и М (t) обычно производится   с  помощью   ЭВМ.

Механические переходные процессы. Механические переходные процессы в асинхронном ЭП описываются основным уравнением механического движения (2.15), в котором моменты АД M(s) и исполнительного органа Л/_С(ю) в общем случае являются нелинейными функциями скорости (скольжения). Получение искомых зависимостей s(t), со(?) и M(t) может быть осуществлено несколькими   путями,   рассмотренными   в   2.7.

Переходные процессы в системе «преобразователь частоты — асинхронный двигатель» (ПЧ — АД). В системе ПЧ—АД могут быть сформированы переходные процессы, близкие по своему характеру к процессам в системе УВ — ДПТ НВ (см. § 4.8). Для этого также используется задатчик интенсивности 1 (рис. 5.41), который за счет формирования нужного закона изменения сигнала управления на входе ПЧ 2 позволяет получить требуемые графики изменения скорости и момента АД 3 в переходном процессе. Существенно отметить, что реализуемое при этом плавное изменение  частоты  и   величины   подаваемого   на  АД  напряжения

позволяет частично или полностью устранить влияние электромагнитных  переходных  процессов.

Для примера на рис. 5.41, б показана на плоскости механических характеристик траектория пуска, реверса и торможения вхолостую АД при линейном законе изменения частоты и тем самым скорости магнитного поля двигателя со₀(0- Пуск АД соответствует участку Oab, реверс — участку bed и торможение — участку deO этой траектории. Отметим, что при торможении АД (за исключением участка Ое) происходит рекуперация (отдача) энергии  в  сеть,  что  экономически  целесообразно.

Для построения кривых переходного процесса со (г) и M{t) могут быть использованы формулы § 4.8 для системы «преобразователь— двигатель», считая, что работа АД происходит на линейных  участках  его  механических  характеристик.

Формирование переходных процессов^- в системе «регулятор напряжения — АД». Как уже отмечалось выше, переходные процессы в асинхронном ЭП в общем случае сопровождаются значительными по амплитуде пиками переходного электромагнитного момента, что приводит к дополнительным динамическим усилиям в механической части ЭП и может вызвать даже поломку ее элементов. В тех случаях, когда нежелательно или недопустимо воздействие переходного электромагнитного момента на кинематическую цепь ЭП, прибегают к формированию момента АД в переходных процессах. Наиболее эффективно такое формирова-ние достигается при использовании тиристорных регуляторов напряжения (ТРН) за счет изменения скорости нарастания подводимого к АД напряжения или при определенной последовательности подключения его фазных обмоток путем соответствующего изменения  во  времени  угла  управления  тиристорами.

Эффект снижения пиков электромагнитного момента АД при таком управлении иллюстрируют графики рис. 5.42. На них показано изменение момента / и скорости 2 АД в процессе пуска при скачкообразном (рис. 5.42, а) и экспоненциальном (рис. 5.42, б)    характере    изменения    прикладываемого    к    АД