Способ управления моментом асинхронной машины

)4 Н 02 Р 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.С.Иванов мента, аока формируаления ро 8.8(088 бота мн тель и й я з м гателяодов. ме п ек ченияиной вел ьство СССР7/42, 1963. о(54) (57) СПОСОБ УПРАВ АСИНХРОННОЙ МАШИНЪ, п измеряют частоту вращформируют дополнитель ЛЕНИЯ МОМЕН и котором ния ротораую частоту ины треу дополвают пос ГОСУДАРСТВЕКНЫИ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Костенко М.П. Рного асинхронного двпеременном числе перричество, В 2, 1925.Авторское свидетел( 193604, кл. Н 02 Р ункции требуемого моме уют величину тока стат имости от требуемого м еличину частоты этого т изменением частоты в ора на величину дополн астоты, о т л и ч а ю тем, что, с целью повышени шины в установившемся режи уменьшения потерь и обеспе максимума момента при зада чине тока статора, величин статора изменяют пропорцио корню квадратному из велич буемого момента, а величин нительной частоты поддержи тоянной.Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике регулирования величины момента и скорости вращения электродвигателя путем изменения частоты и величины токов 5 питания статора, и может быть применено в регулируемых электроприводах, в которых по условиям эксплуатации необходимо применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.Цель изобретения - повышение КПД асинхронной машины в установившемся режиме путем уменьшения потерь и обеспечения максимума момента при заданной величине тока статора.На чертеже представлена структурная схема электропривода, в которой реализуется способ управления моментом асинхронной машины, 20Электропривод содержит асинхронную машину 1, на валу которой установлен датчик угла 2, дифференциальный сельсин 3, обмотка статора которого соединена пофазно с выходной обмоткой датчика угла 2, а обмотки ротора подключены к входам фазированных выпрямителей 4, 5 и 6. Вал дифференциального сельсина 3 жестко связан с валом вспомогательного при борного двигателя 7. Электропривод содержит кроме того элемент вычисления корня квадратного 8, подключенный выходом к входу модулятора 9, соединенного выходом с обмоткой воз-ц буждения,датчика угла 2, и релейный элемент 10, подключенный выходом к входу управления вспомогательного приборного двигателя 7. Выходы фазированных выпрямителей 4, 5 и 6 через 0 соответствующие силовые усилители токов 11, 12 и 13 подключены к обмоткам статора асинхронной машины 1.Способ управления моментом асинхронной машины осуществляется в элект-,5 ропризоде следующим образом.Измеряют частоту вращения ротора с помощью датчика угла 2, формируют дополнительную частоту с помощью вспомогательного приборного двигате ля 7 в функции требуемого момента и регулируют величину тока статора асинхронной машины 1 в зависимости от требуемого момента, а величину частоты этого тока формируют измене- у нием частоты вращения ротора на величину дополнительной частоты. Согласно способу управления моментом асинх ронной машины 1 величину тока статора изменяют пропорционально корню квадратному из величины требуемого момента, а величину дополнительной частоты поддерживают постоянной.Способ управления моментом асинхронной машины записывается следующими аналитическими выражениями:1 с = Квквх гсв ф ф г )бд= сопз 1,(3) где 1 - величина тока статораК - размерный коэффициент токавхстатора;- входной сигналЯ с - частота токов статора,Р в - частота вращения ротора,(д - частота токов ротора.При соблюдении (1), (2),(3) момент, развиваемый асинхронной машиной 1 независимо от величины скорости вращения, линейно зависит от входного сигнала Уи равна (3)2г Ь 1 ц(1г г Ь(9 2 бПри такой величине частоты я момент будет максимальным при заданной величине входного сигнала Б и равен Кг-.ь)ьПри соблюдении зависимости (1), (2), (4) составляющие тока статора -приведенный ток ротора 1, и намагчичивающий ток 1 равны(6) где Ь - индуктивность намагничивания,ш - число фаз статорар - число пар полюсов статораг, - приведенное активное сопротивление ротора,1- приведенная индуктивность2 орассеяния ротора,Выберем в (3) частоту токов ротора равной(7)1.,Так как в реальных асинхронных машинах 1,.с 1.то из (6), (7) следует, что составляющие 1, и 1 и практически равны между собой и про1 О порционально уменьшаются с падением входного сигнала до нуля (при = 0). Поэтому векторная диаграмма составляющих тока 1 с представляет собой равнобедренный треугольник с гипотенузой, равной 1,.15Момент асинхронной машины пропорционален произведению роторного тока 1, на поток, т.е. на 1 , Произведение катетов будет максимальным, если они равны между собой. Поэтому при выборе ы, согласно (4), обеспе -Iчивающем равенство 1, и 1 , момент, пропорциональный их произведению, будет максимально возможным при заданном токе 1сВходной сигнал Ппоступает на вход элемента вычисления корня квадратного 8, на выходе которого форми- руется 30 3ех(8) 40 где К - коэффициент пропорциональности. 35Входной сигнал Пе поступает, кроме того на вход релейного элемента 10, на выходе которого сигнал ,изменен по величине и изменяется по знаку при изменении знака Ц е.Напряжение П 8 поступает на вход модулятора 9, опорным напряжением для которого служит напряжение Пб зпы С. Выходное напряжение модулятора 9 питает обмотку возбуждения 45 датчика угла 9, с фазных обмоток которого имеют напряжения частоты Я , величины которых определяются углом поворота датчика угла 4 и углами пространственного расположения осей 50 его фазных обмоток.При неизменной скорости вращения й ввала асинхронной машины 1 частота изменения огибающих напряжений фазных обмоток датчика угла 2 также равна 55 1 Я . Эти напряжения питают входные обмотки дифференциального сельсина 3, вал которого вращается со скоростью я вспомогательным приборнымдвигателем 7. Направление его вращения определяется знаком входногосигнала П ,Напряжение с выходных обмоток дифференциального сельсина 3 поступаютна входы фазированных выпрямителей4, 5 и 6, опорными напряжениями длякоторых являются 13 зп ьС. С выходовфазированных выпрямителей напряжения,свободные от несущей частоты Я , счастотой ( Йе+ Я ) поступают на силовые усилители токов 11, 12 и 13,которые питают асинхронную машину 1многофазной системой токов, амплитуда которых пропорциональна корню квадратному из входного сигнала Пех ачастота равна ( Ге+ у, ), При работеасинхронной мапигны 1 в двигательномрежиме частота токов статора превышает Я е на величину частоты токов ротора и равна ( Яе+ Я г). При работеасинхронной машины 1 в тормозном режиме частота тока статора меньше частоты Я на величину частоты токовротора и равна ( Ле - М )Переход из двигательного в тормоз. -ной режим работы обеспечивается реверсом дифференциального сельсина3 при изменении знака входного сигнала ПУправление моментом асинхронноймашины осуществляется независимоот ее скорости вращения, Величинамомента определяется входным сигналомопределяющим величину и частотумногофазной системы токов статора.Управляемая по моменту асинхронная машина устойчиво работает прилюбом характере нагрузки без опрокидывания, так как частота и величинатоков ротора строго определяютсявеличиной Б. Контроль величины иформы токов статора, обеспечивающийотсутствие перегрева асинхронной машины и отсутствие перегрузок ключевых элементов силовых усилителейтока, достигается контролем входного сигнала независимо от характераизменения нагрузки и от скоростивращения асинхронной машины.Изменение момента в соответствии со способом связано с изменением величины потока, пропорционального намагничивающему току 1 . Изменение потока в асинхронной машине, обладающей значительной индуктивностьюнамагничивания Ь , происходит по1185526 ВНИИПИ Заказ 6433/55 Тираж 645 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4о апериодическомузакону, в то время/как ток 1; может меняться практически скачкообразно. Поэтому соотношения, положенные в основу способа, нарушаются при скачкообразном изменении входного сигнала на время переходного процесса изменения тока 1вновь соблюдаются в установившемся режиме.В регулируемых приводах момент, который должен развивать электродвигатель, как правило, не остается постоянным. Наряду с интервалами вре-. мени, когда требуется максимально достижимая величина момента, значительную частьвремени регулируемый электродвигатель работает в режиме, близком к холостому ходу. Потери в меди, пропорциональные квадрату тока, согласно (1), (7) линейно падают с уменьшением П . Точный анализ потерь в асинхронной машине, работающей при переменной частоте показывает, что минимумы потерь можно получить при постоянстве частоты токов.ротора и что потерями в стали можнопренебречь по сравнению с меднымипотерями,Ток намагничивания в асинхронных1 О машинах составляет 30-407. от номинального тока статора, поэтому потери, пропорциональные его квадрату,составляют 10-157 от медных потерьв статоре. На эту величину можно сок 15 ратить потери в регулируемой машинепри данном способе.Получение максимума момента призаданном токе статора обеспечиваетв соответствии со способом минимум20,потерь в силовых усилителях тока,,что повышает КПД электропривода всравнении с известным решением.