 |
Расчет статических характеристик электропривода
|
|
|
|
10.1 Естественные характеристики асинхронного двигателя
Наиболее точной механической характеристикой асинхронного двигателя является каталожная зависимость М(S), и лишь при отсутствии каталожной зависимости приходится обращаться к приближенным расчетам.
При увеличении номинальной мощности Рн двигателя величина активного сопротивления статора снижается, а при Рн > 10 кВт можно пренебречь его величиной r1 ≈ 0. Тогда a = 0, выражение механической характеристики (14.14) преобразуется к виду:
а выражение критического скольжения к виду:
где μк – перегрузочная способность асинхронного двигателя.
Момент потерь холостого хода асинхронного двигателя Мх рассчитать довольно сложно из-за отсутствия каталожных данных по сопротивлениям статора и ротора. Поэтому в расчетах асинхронного электропривода можно не учитывать момент потерь холостого хода (Мх ≈ 0), а электромагнитный момент в установившемся режиме принимать равным статическому моменту.
Электромеханические характеристики асинхронного двигателя – зависимости частоты вращения ротора ω от тока статора ω(I1), от тока ротора ω(I2), от тока намагничивания ω(Iμ). Расчет этих зависимостей достаточно сложен, так как необходим учет сопротивлений статора и ротора и их изменений в зависимости от частоты токов ротора и статора. Также при расчете необходимо учитывать изменение сопротивления контура намагничивания с помощью кривой намагничивания. Чаще всего на стадии проектирования электропривода сопротивления обмоток и кривая намагничивания не известны.
С достаточной точностью для расчета электромеханических характеристик двигателя при питании от цеховой сети (напряжение постоянной амплитуды и частоты) можно использовать формулы профессора В.А.Шубенко. Эти формулы получены при не учете активного сопротивления статора (r1 = 0) и используют только каталожные данные двигателя. Ток холостого хода (ток намагничивания):
|
|
|
Ток статора
10.2 Расчет частоты и напряжения двигателя в системе ПЧ–АД при работе в заданной точке
При питании асинхронного двигателя от преобразователя частоты в процессе преобразования напряжения промышленной частоты в напряжение регулируемой амплитуды и регулируемой частоты возникают потери напряжения и мощности в преобразователе. Обычно такие преобразователи имеют внутренние обратные связи, и при изменении нагрузки двигателя выходное напряжение и частота практически не изменяются. Поэтому в дальнейшем напряжение и частоту на статоре двигателя будем считать независящими от нагрузки.
Синхронная скорость двигателя ω0 зависит от частоты питающей сети f1 и числа пар полюсов рn:
Для устойчивой работы двигателя необходимо при изменении частоты поддерживать перегрузочную способность двигателя, что обеспечивается регулированием напряжения на статоре по различным законам в зависимости от частоты и от характера изменения статического момента. Эти особенности необходимо учитывать при расчете частоты и амплитуды напряжения.
Частота напряжения в заданной точке:
10.3 Расчет частоты и тока статора двигателя в системе источник тока – асинхронный двигатель (ИТ-АД)
При работе двигателя в режиме частых пусков и торможений большое значение имеют условия формирования пусковых и тормозных моментов. Механические характеристики асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты, работающего в режиме автономного источника напряжения, существенно снижают критический момент в зоне малых частот. Здесь существенно влияет активное сопротивление обмотки фазы статора r1. Для увеличения момента в зоне малых частот приходится повышать напряжение на статоре.
|
|
|
При питании статора двигателя от источника тока величина тока статора не зависит от нагрузки двигателя, а определяется лишь управляющим воздействием. Для предварительного расчета принимают Мкт =(2…3)Мзад, обеспечивая этим перегрузочную способность двигателя, и определяют величину тока статора
Механические характеристики строят по формуле
где
;
Характеристика M=f(S) приведена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Характеристика M=f(S) асинхронного двигателя
Механическая характеристика двигателя строится по 4 основным точкам (см. рисунок 9).
Рисунок 9 – Основные точки механической характеристики двигателя
Точка 1: n0 = (60 f) / p, Точка 2 с координатами nн и Мн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:
Точка 3 с координатами Мкр nкр. nкр = n0 (1 - Sкр),
Точка 4 имеет координаты n=0 и М=Мпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле Мпуск = Мн λпуск Механическая характеристика двигателя приведена на рисунке 10.
Рисунок 10 - Механическая характеристика асинхронного двигателя
|
|
|
