Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?ения между напряжением и частотой, как в обычном синхронном двигателе, регулируемом путем изменения частоты. Большое значение имеют также момент подачи напряжения на фазу двигателя и свойства преобразователя частоты.
В преобразователе частоты, основанном на использовании инвертора напряжения (рис.1.51, а), величина выходного напряжения почти не зависит от режима работы двигателя. Поэтому регулирование необходимо вести при постоянстве угла ? (см. рис.1.50, а). Последнее можно осуществить, определяя с помощью какого-либо датчика положение оси полюсов ротора (а следовательно, и направление вектора E0) и регулируя подачу управляющих импульсов на тиристоры преобразователя так, чтобы напряжение п подавалось на соответствующие фазы двигателя с некоторым углом опережения ?0 ? ? (угол регулирования) по отношению к положению вектора E0 для данной фазы. Можно также определять ось результирующего магнитного потока и подавать питание на соответствующую фазу с требуемым углом ?0. Оба эти метода имеют свои преимущества и недостатки, обусловленные в основном особенностями применяемых датчиков и управляющих устройств.
В рассматриваемой схеме питания вентильного двигателя угол регулирования ?0 практически полностью определяет угол ?. Если приближенно положить ?0 ? ?, то при постоянных значениях частоты питающего напряжения и тока возбуждения (т.е. ?1 и э. д. с. Е0) формула (1.35) принимает вид
.(1.51)
Следовательно, при изменении угла регулирования ?0 ? ? для поддержания неизменным момента М нужно регулировать величину подводимого к двигателю от преобразователя напряжения Uп.
На рис.1.50, б показано несколько положений векторов п,
Iа и jIaxсн при Е0 = const и различных значениях угла опережения ?0 ? ? преобразователя частоты. При угле опережения ?01 ? ?1 векторы п1, Iа1 и jIalxсн направлены так, что ток Iа1 совпадает по фазе с напряжением п1 и является минимальным; при уменьшении угла ?0 до ?02 = ?2 напряжение, подводимое к двигателю, необходимо увеличить до Uп2; при этом ток Iа2 будет отставать от п2 на угол ?2; при увеличении угла ?0 до ?03 = ?3 необходимо уменьшать напряжение, подводимое к двигателю до Uп3, при этом ток Iа3 будет опережать п3 на угол ?3. Так как величина Uпsin? на векторной диаграмме (рис.1.50, б) выражается отрезком АВ, то при изменении угла опережения конец вектора напряжения п перемещается по прямой ВАС, проходящей через точку А и параллельной вектору E0. Ток якоря Iа при таком регулировании может существенно увеличиться, а максимальный момент двигателя в режиме, когда ток Iа отстает от напряжения п преобразователя (например, в положениях Iа2 и п2), уменьшится.
В преобразователе частоты, основанном на использовании инвертора тока, большая индуктивность L в цепи постоянного тока (рис.1.51, б) позволяет считать ток якоря Iа практически неизменным (ток Iа имеет прямоугольную форму). Вследствие этого угол опережения ?0 определяет положение вектора тока Iа на диаграмме двигателя относительно положения вектора э. д. с. E0.
Для того чтобы двигатель работал при соs? = 1, вектор тока Iа должен опережать вектор э. д. с. E0 на угол ?0, который в зависимости от нагрузки составляет 3060. Пусковой момент вентильного двигателя максимален при ?0 = 0, поэтому в электроприводах с тяжелыми условиями пуска сначала регулирование ведут при ?0 = 0, а с ростом частоты вращения начинают задавать некоторый угол опережения.
При необходимости питания вентильного двигателя от сети трехфазного тока могут применяться преобразователи частоты с непосредственной связью, т.е. без промежуточного выпрямления (рис.1.52, а). Преимуществом таких преобразователей является отсутствие узлов принудительной коммутации, так как тиристоры перестают проводить ток после изменения направления напряжения в соответствующей фазе. Однако достаточно хорошее приближение формы выходного напряжения к синусоиде и четкое прекращение тока (в необходимый момент) может быть получено только в том случае, если источник трехфазного тока имеет частоту, в два-три раза большую, чем выходная частота преобразователя (рис.1.52, б).
Рис.1.52 Принципиальная схема питания вентильного двигателя от преобразователя частоты с непосредственной связью (а) и форма кривой выходного напряжения преобразователя (б)
Рис.1.53 Схема электротрансмиссии автомобиля с вентильными двигателями
В качестве примера рассмотренного способа питания вентильного двигателя на рис.1.53 приведена принципиальная схема электротрансмиссии мощного автомобиля. Дизель Д вращает вал трехфазного синхронного генератора СГ повышенной частоты (800 Гц) примерно с постоянной частотой. Напряжение генератора СГ, величина которого регулируется изменением тока возбуждения подается на тиристорный преобразователь частоты ПЧ, от которого пониженная частота подается к вентильным тяговым двигателям ВД, каждый из которых вращает ось соответствующего колеса. Частота тока на выходе преобразователя при этом регулируется в пределах от 0 до 400 Гц.
Рис.1.54 Принципиальная схема питани?/p>