Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП
111
значение
скорости
ω
≥
ω
п
,
когда
скачком
снижается
напряжение
на
обмотке
воз
-
буждения
U
в
,
а
напряжение
на
якоре
,
определяемое
величиной
ω
0
кон
,
остаётся
по
-
стоянным
.
При
торможении
из
режима
ослабления
поля
скачком
повышается
на
-
пряжение
на
обмотке
возбуждения
,
а
напряжение
на
якоре
снижается
от
значения
,
соответствующего
ω
окон
.
23.
Постоянная
времени
задатчика
интенсивности
Т
зи
рассчитывается
по
формулам
п
. 16.3.
И
.2.
Система
преобразователь
частоты
–
асинхронный
двигатель
с
задатчиком
интенсивности
(
программа
ZIAD)
Система
ПЧ
–
АД
состоит
из
асинхронного
двигателя
АД
с
короткозамкну
-
тым
ротором
,
преобразователя
частоты
ПЧ
со
звеном
постоянного
тока
,
обеспе
-
чивающего
двухзонное
регулирование
скорости
(
до
естественной
характеристики
–
по
закону
U
1
/f
1
= const,
выше
естественной
–
по
закону
U
1
= const)
и
задатчика
интенсивности
ЗИ
пропорционально
-
интегрального
типа
.
При
пуске
двигателя
пропорциональный
канал
ЗИ
обеспечивает
подачу
скачка
синхронной
скорости
∆ω
0
и
напряжения
U
1
,
затем
интегральный
канал
обеспечивает
линейное
нарастание
ω
0
и
U
1
.
При
достижении
интегральным
кана
-
лом
заданных
значений
ω
0
кон
скачок
∆ω
0
снимается
и
устанавливается
заданное
значение
ω
0
кон
.
При
торможении
сначала
скачком
снижается
∆ω
0
,
затем
по
линейному
за
-
кону
снижаются
ω
0
и
U
1
.
Двигатель
снижает
скорость
в
режиме
рекуперативного
торможения
.
При
достижении
частотой
значения
минимальной
частоты
ПЧ
f
1
=
f
1
мин
(
соответственно
величин
ω
0
мин
и
U
1
мин
),
дальнейший
процесс
торможения
выполняется
по
механической
характеристике
,
соответствующей
частоте
f
1
мин
.
Для
математического
описания
процесса
электромеханического
преобра
-
зования
в
асинхронном
двигателе
использован
идеализированный
двухфазный
электромеханический
преобразователь
,
который
обычно
называют
обобщенной
электрической
машиной
[10].
Токи
и
напряжение
реального
двигателя
приведены
к
осям
X, Y
обобщенной
двухфазной
машины
,
вращающимся
с
синхронной
ско
-
ростью
поля
машины
.
Инерционность
преобразователя
частоты
при
расчёте
не
учитывается
,
потери
мощности
принимаются
равными
потерям
в
номинальном
режиме
.
Уравнения
электромеханического
преобразования
энергии
приводятся
в
[10,
с
.167].
Программа
ZIAD
решает
систему
дифференциальных
и
алгебраических
уравнений
,
описывающих
работу
системы
ПЧ
–
АД
с
ЗИ
:
)
sgn(
0
0
2
нач
кон
S
ω
ω
−
=
;
зи
2
0
2
нач
0
0
T
t
S
S
⋅
+
∆
⋅
+
=
ω
ω
ω
;
yr
ys
I
I
I
+
=
µ
;
)
(
µ
I
f
E
=
;
112
)
I
(
E
L
0
ω
µ
µ
⋅
=
;
2
2
1
4
L
)
L
L
(
)
L
L
(
L
µ
µ
µ
−
+
⋅
+
=
4
1
11
L
)
L
L
(
L
µ
+
=
;
4
2
22
L
)
L
L
(
L
µ
+
=
;
4
33
L
L
L
µ
=
;
33
xr
22
xs
xs
L
L
I
⋅
−
⋅
=
ψ
ψ
;
33
xs
11
xr
xr
L
L
I
⋅
−
⋅
=
ψ
ψ
;
33
yr
22
ys
ys
L
L
I
⋅
−
⋅
=
ψ
ψ
;
33
ys
11
yr
yr
L
L
I
⋅
−
⋅
=
ψ
ψ
;
*
f
S
3
U
1
3
xs
⋅
⋅
=
;
)
I
I
I
I
(
L
p
5
.
1
M
yr
xs
ys
xr
п
⋅
−
⋅
⋅
⋅
⋅
=
µ
;
)
p
(
r
I
dt
d
1
п
0
xr
2
yr
yr
ω
ω
ψ
ψ
⋅
−
⋅
−
⋅
−
=
;
0
ys
1
xs
xs
xs
r
I
U
dt
d
ω
ψ
ψ
⋅
+
⋅
−
=
;
)
p
(
r
I
dt
d
1
п
0
yr
2
xr
xr
ω
ω
ψ
ψ
⋅
−
⋅
+
⋅
−
=
;
0
xs
1
ys
ys
r
I
dt
d
ω
ψ
ψ
⋅
−
⋅
−
=
;
M
M
M
dt
d
J
12
1
дв
∆
−
−
=
⋅
⋅
ω
δ
;
рс
12
2
пр
M
M
dt
d
J
−
=
⋅
ω
;
2
1
12
12
dt
dM
c
1
ω
ω
−
=
⋅
;
2
dt
d
ω
α
=
.
* –
зависит
от
закона
регулирования
...)
,
f
U
,
f
U
,
f
U
(
2
1
1
.
Расчет
интегральных
и
энергетических
показателей
выполняется
по
фор
-
мулам
:
P
s
= U
xs
* I
xs
–
активная
мощность
,
потребляемая
из
сети
двигателем
;
P
v
= M
p
*
ω
2
–
мощность
на
валу
рабочего
органа
;
η
s
= P
v
/ P
s
–
КПД
двигателя
с
учетом
потерь
в
передаче
;
113
η
c
= P
v
/ (P
s
+
∆
P
пч
) –
КПД
системы
ПЧ
–
АД
;
P = P + (P
s
+
∆
P
пч
)*h –
активная
энергия
,
потребляемая
из
сети
системой
;
A = A + P
v
* h –
механическая
энергия
на
валу
рабочего
органа
;
cos
ϕ
s
= cos(arctg(I
ys
/ I
xs
)) –
коэффициент
мощности
двигателя
;
Q
s
= P
s
* tg
ϕ
s
–
реактивная
мощность
двигателя
;
cos
ϕ
1
= U
xs
/ (
√
3 * E
d0
) –
коэффициент
мощности
системы
;
Q
1
= P
s
* tg
ϕ
1
–
реактивная
мощность
системы
;
Q = Q + Q*h –
реактивная
энергия
системы
;
I
1
кв
t
=
∫
I
2
s
*dt = I
s
+ h*(I²
xs
+ I²
ys
) / 3 –
квадрат
тока
статора
на
время
;
I
2
кв
t
=
∫
I
2
r
*dt = I
r
+ h*(I²
xr
+ I²
yr
) / 3 –
квадрат
тока
ротора
на
время
;
L =
α
=
∫ω
2
*dt –
угловой
путь
,
уравнение
решается
в
процедуре
Рунге
–
Кутта
.
Структурная
схема
электромеханического
преобразователя
получается
очень
сложной
(
см
. [1,
с
.168]).
Она
не
выполняет
основной
цели
:
упрощения
ана
-
лиза
взаимодействия
переменных
в
системе
и
в
данном
пособии
не
приводится
.
Ввод
данных
для
расчета
переходных
процессов
выполняется
в
диалого
-
вом
режиме
.
Параметры
электропривода
,
номинальные
данные
электродвигателя
,
начальные
условия
вводятся
в
абсолютных
единицах
.
В
табл
.
И
.4
приведены
ал
-
гебраические
обозначения
вводимых
параметров
.
Пояснение
к
табл
.
И
.4.
1…4.
Номинальные
данные
двигателя
,
полученные
из
каталога
(U
1
н
, I
1
н
, p
п
)
или
рассчитанные
по
каталожным
данным
.
5…8.
Невыключаемые
активные
и
индуктивные
сопротивления
рассеяния
обмоток
статора
и
приведённые
к
цепи
статора
сопротивления
цепи
ротора
.
9.
Статический
момент
М
с
рассчитан
в
табл
. 12.1,
вводится
с
учётом
режи
-
ма
работы
(
пуск
,
торможение
)
и
характера
(
реактивный
,
активный
).
10.
Коэффициент
полезного
действия
передачи
(
редуктора
)
вводится
в
о
.
е
.;
11.
Момент
холостого
хода
двигателя
М
х
рассчитан
ранее
–
см
. 14.8.
12.
Момент
инерции
ротора
двигателя
включает
в
себя
и
момент
инерции
передачи
δ
J
дв
.
13.
Приведенный
к
валу
двигателя
момент
инерции
рабочего
органа
J
пр
рассчитан
в
табл
. 12.1.
14.
Податливость
упругого
элемента
–
величина
,
обратная
жесткости
1/
с
12
,
численно
равная
углу
в
радианах
,
на
который
закрутится
вал
под
действием
мо
-
мента
1
Нм
.
15…16.
Режим
работы
системы
(
пуск
,
торможение
)
задаётся
разностью
(
ω
0
кон
–
ω
0
нач
).
Если
эта
разность
положительна
–
пуск
,
равна
нулю
–
установив
-
шийся
режим
,
отрицательна
–
торможение
.
Таблица
И
.4
Параметры
расчета
,
вводимые
в
программу
ZIAD
1.
Число
пар
полюсов
р
п
2.
Номинальный
ток
статора
,
А
I
1
н
114
3.
Номинальный
момент
,
Н
*
м
М
н
4.
Номинальное
фазное
напряжение
статора
,
В
U
1
н
5.
Активное
сопротивление
статора
,
Ом
r
1
6.
Активное
приведенное
сопротивление
ротора
,
Ом
r
2
’
7.
Индуктивное
сопротивление
рассеяния
статора
,
Ом
x
1
8.
Индуктивное
приведенное
сопротивление
рассеяния
ротора
,
Ом
x
2
’
9.
Момент
статический
активный
(
реактивный
),
Н
*
м
М
с
10.
КПД
передачи
η
п
11.
Момент
холостого
хода
двигателя
,
Н
*
м
М
х
12.
Момент
инерции
ротора
с
учётом
момента
инерции
передачи
,
кгм
²
δ
J
дв
13.
Приведённый
момент
инерции
рабочего
органа
,
кгм
²
J
пр
14.
Податливость
упругого
элемента
,
рад
/(
Н
*
м
)
1/
с
12
15.
Начальная
синхронная
скорость
,
рад
/
с
ω
0
нач
16.
Конечная
синхронная
скорость
,
рад
/
с
ω
0
кон
17.
Постоянная
задатчика
интенсивности
,
с
Т
зи
18.
Скачок
синхронной
скорости
(
ПИ
-
задатчик
),
рад
/
с
∆ω
0
19.
Минимальная
частота
преобразователя
частоты
,
Гц
f
1
мин
20.
Максимальное
значение
средней
выпрямленной
ЭДС
управляе
-
мого
выпрямителя
преобразователя
частоты
,
В
E
d0
21.
Потери
мощности
преобразователя
в
номинальном
режиме
,
Вт
∆
Р
пч
22.
Закон
регулирования
напряжения
:
1.U / f = const; 2. U / f² = const; 3. U /
√
f = const –
коэффициент
связи
между
напряжением
и
частотой
4. U = const –
фазное
напряжение
на
статоре
S
3
U
1
23.
Шаг
интегрирования
,
с
h
17.
Постоянная
времени
задатчика
интенсивности
Т
зи
рассчитывается
по
формулам
п
. 16.3.
18.
Скачок
∆ω
0
рассчитывается
по
методике
п
. 16.3.
19…21.
Данные
преобразователя
частоты
:
-
минимальная
частота
f
1
мин
;
-
максимальная
ЭДС
управляемого
выпрямителя
Е
d0
(
при
α
=0);
-
потери
мощности
в
номинальном
режиме
)
1
(
cos
3
1
1
1
н
н
н
н
пч
I
U
P
η
φ
−
⋅
⋅
⋅
⋅
=
∆
.
22.
Закон
регулирования
устанавливается
по
каталожным
данным
преобра
-
зователя
,
а
величина
коэффициента
U/f –
с
учётом
обеспечения
перегрузочной
способности
на
малых
скоростях
.
23.
Шаг
интегрирования
рекомендуется
принимать
не
более
h
≤
0.001
с
в
связи
с
тем
,
что
расчет
выполняется
в
абсолютных
единицах
и
постоянные
вре
-
мени
явно
не
выражены
.
115
И
.3.
Система
магнитный
контроллер
–
двигатель
независимого
возбуждения
(
МК
-
ДНВ
)
(
программа
RENOP)
В
программе
RENOP
решается
система
дифференциальных
и
алгебраиче
-
ских
уравнений
,
описывающих
работу
двигателя
независимого
возбуждения
от
цеховой
сети
при
реостатном
регулировании
момента
и
полюсном
регулировании
скорости
.
Система
электропривода
обеспечивает
пуск
двигателя
по
правильной
пусковой
диаграмме
в
1-2-3
ступени
до
естественной
характеристики
,
затем
при
скорости
ω
п
в
цепь
обмотки
возбуждения
включается
добавочное
сопротивление
и
продолжается
разгон
при
ослабленном
поле
.
Торможение
(
противовключением
,
динамическое
)
осуществляется
в
одну
ступень
.
Если
предыдущий
режим
выполнялся
с
ослаблением
поля
,
то
при
вклю
-
чении
торможения
добавочное
сопротивление
в
цепи
обмотки
возбуждения
шун
-
тируется
и
процесс
торможения
сопровождается
одновременным
повышением
тока
возбуждения
и
потока
двигателя
.
Основные
уравнения
системы
электропривода
:
I
k
Ф
k
U
dt
I
d
T
я
1
я
я
−
⋅
⋅
−
⋅
=
⋅
ω
;
в
в
в
в
R
i
u
dt
Ф
d
T
⋅
−
=
⋅
;
M
M
I
Ф
dt
d
T
12
1
дв
∆
−
−
⋅
=
⋅
ω
;
2
1
12
c
dt
M
d
T
ω
ω
−
=
⋅
;
ро
12
2
ро
M
M
dt
d
T
−
=
⋅
ω
;
2
dt
d
T
ω
α
α
=
⋅
;
)
i
(
f
Ф
в
=
.
Структурная
схема
системы
МК
–
ДНВ
,
построенная
на
основании
приве
-
дённой
системы
алгебраических
и
дифференциальных
уравнений
,
приведена
на
рис
.
И
.3.
В
программе
RENOP
рассчитываются
также
энергетические
показатели
системы
электропривода
,
показатели
нагрева
,
мощности
и
энергии
.
Механические
мощность
и
энергия
на
валу
рабочего
органа
:
М
1
=
М
р
*
ω
2
,
А
=
А
+
М
1
* h.
Мощность
и
энергия
,
поступающие
из
сети
:
Р
1
= U
н
* I ,
Р
=
Р
+
Р
1
* h.
Коэффициент
полезного
действия
системы
η
=
М
1
/
Р
1
.
Показатель
нагрева
двигателя