Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. Книга 1

Подождите немного. Документ загружается.

331

устанавливаться с помощью независимого задатчика частоты.

В этом случае из-за малой частоты скольжения обеспечи-

ваются безопасные уровни напряжения и нагрева обмотки

возбуждения на роторе.

Подключение обмотки возбуждения к возбудителю и по-

следующая синхронизация завершают первый этап пуска

СМ. На втором этапе имеет место частотный пуск СМ по

схеме вентильного двигателя с естественной коммутацией,

на котором ПЧ синхронизируется переменным напряжением

обмотки якоря.

7.3.2. Расчет асинхронного пуска синхронной машины от

статического преобразователя частоты через промежуточный

трансформатор

Расчет указанного пускового режима с использованием

ПЧ со звеном постоянного тока (в виде двух мостов — сете-

вого (СМП) и машинного (ММП) (см. рис. 7.1)) производит-

ся с помощью модифицированного алгоритма, изложенного

в параграфе 7.2.

Модификация будет касаться только подпрограммы фор-

мирования управляющих и отпирающих импульсов цепей

управления вентилями ММП, следовавших в функции угло-

вой координаты ротора



. В модифицированном варианте

эти отпирающие импульсы будут формироваться в функции

не угла



, а некоторой «угловой координаты» задатчика час-

тоты

  

з зо з

 

, (7.20)

где 

зо

— начальное значение угла задатчика (при



);

 

з з

 2

— угловая частота задатчика частоты.

Во всем остальном программа расчета асинхронного пус-

ка СМ не будет отличаться от программы частотного пуска

по схеме вентильного двигателя с ДПР.

Расчетные осциллограммы асинхронного пуска СМ типа

СД—102—8 мощностью 75 кВт через ПТ типа ТС 100/0,5

мощностью 100 кВА при

 5 Гц приведены на рис. 7.11—

7.14.

332

Рис. 7.11. Расчетные осциллограммы асинхронного пуска через

промежуточный трансформатор синхронной машины с закорочен-

ной обмоткой возбуждения (кратность пускового тока равна 5;

u i u i

ï ï A A

, , ,

— входные и выходные величины инвертора;

u i Ì

à à ý

, , ,

— напряжение и ток якоря, электромагнитный мо-

мент, частота вращения ротора)

333

Некоторые ïокàзàтели ïускà следующие:

ï2

 90 В;

ï3

 150 В;

3 ;

114 , ;

0 ;

 

18  ; 

зо

 0 ;  

âк1

  18 ;

M M

c í

 0 05, .

Осциллогрàммы рис. 7.11, à, б, 7.12 соотâетстâуют ïуску

ïри зàкорочеííой обмотке âозбуждеíия, рис. 7.13, 7.14 —

ïри зàмыкàíии обмотки âозбуждеíия íà рàзрядíое соïро-

тиâлеíие

r r

 9 .

Рис. 7.12. Расчетные осциллограммы асинхронного пуска через

промежуточный трансформатор синхронной машины с закорочен-

ной обмоткой возбуждения (кратность пускового тока равна 2,5;

обозначение кривых то же, что на рис. 7.11)

При àсиíхроííом ïуске ïускоâой момеíт, кàк изâестíо,

ïроïорциоíàлеí кâàдрàту ïускоâого токà, ïоýтому ïереход

íà большую крàтíость токà

ïозâоляет иíтеíсифицироâàть

рàзгоí СМ. Если ïри

 2 5, (см. рис. 7.12) зà 0,2 с. âреме-

íи ïускà ýлектрическàя чàстотà âрàщеíия роторà достигàет

334



 1 38, c

-1

, то ïри

 5 (см. рис. 7.11) зà ýто же âремя

ïускà имеем 

 16 8, c

-1

. Аíàлиз осциллогрàмм рис. 7.11,

7.12 ïокàзыâàет, что ïри зàкорочеííой обмотке âозбуждеíия

íàблюдàется умеíьшеíие средíего уроâíя ýлектромàгíитíо-

го момеíтà â коíце рàссмàтриâàемого иíтерâàлà рàзгоíà,

обуслоâлеííое ýлектрической àсимметрией цеïей роторà

(одíоосíым ýффектом). Это яâлеíие âызыâàет сíижеíие иí-

теíсиâíости рàзгоíà.

Рис. 7.13. Расчетные осциллограммы асинхронного пуска через

промежуточный трансформатор синхронной машины с разрядным

сопротивлением в цепи возбуждения (кратность пускового тока

равна 2,5; обозначение кривых то же, что на рис. 7.11)

335

Рис. 7.14. Расчетные осциллограммы асинхронного пуска через

промежуточный трансформатор синхронной машины с теми же

исходными данными, что и на рис. 7.13, но с увеличенным в 3 раза

входным напряжением инвертора (обозначение кривых то же, что

на рис. 7.11)

Мероïриятие, которое ослàбляет дейстâие одíоосíого

ýффектà, яâляется зàмыкàíие обмотки âозбуждеíия íà рàз-

рядíое резисторíое соïротиâлеíие. Из срàâíеíия осцилло-

грàмм рис. 7.12 и 7.13 âидíо, что ïри âключеíии рàзрядíого

соïротиâлеíия

r r

 9 (см. рис. 7.13) и сохрàíеíии ïрочих

рàâíых услоâий (

 2 5, ;

ï1

 150 В) СМ рàзгоíяется зà 0,2

с до чàстоты âрàщеíия 

 10 64,

-1

âместо 

 1 38,

-1

ïри отсутстâии рàзрядíого соïротиâлеíия (рис. 7.12).

Числеííые рàсчеты ïокàзыâàют тàкже, что íà режим

àсиíхроííого ïускà СМ и ПТ окàзыâàют сущестâеííое

âлияíие íе только крàтíость ïускоâого токà и рàзрядíое со-

ïротиâлеíие, íо и íàсыщеíие мàгíитíой цеïи ПТ. Осцил-

логрàммы рис. 7.14 иллюстрируют ïроцесс рàзгоíà СМ ïри

336

тех же услоâиях, что и íà осциллогрàммàх рис. 7.13

(

 2 5, ;

r r

 9 ), зà исключеíием âходíого íàïряжеíия

иíâерторà

ï1

, которое устàíàâлиâàется рàâíым 450 В âме-

сто 150 В. Уâеличеíие íàïряжеíия íà зàжимàх ïерâичíой

обмотки ПТ âызыâàет большее íàсыщеíие его мàгíитíой

цеïи. Это ïриâодит к росту íàмàгíичиâàющего токà и, кàк

следстâие, к рàзличию âеличиí ïерâичíого и ïриâедеííого

âторичíого токà. Приâедеííый âторичíый ток (ток якоря

СМ) стàíоâится больше ïерâичíого токà, тàк кàк ïри ïре-

рыâàíии ïоследíего âторичíый ток будет яâляться íàмàгíи-

чиâàющим. При большем зíàчеíии âторичíого токà íàблю-

дàется более иíтеíсиâíый рàзгоí СМ. Это âидíо из рис.

7.14: зà то же âремя 0,2 с СМ рàзгоíяется до 

 28 9,

-1

âместо 

 10 64,

-1

íà рис. 7.13.

Иíтересíо отметить, что, кàк ïокàзыâàют рàсчеты ïреды-

дущего ïàрàгрàфà, ïри ïуске СМ â режиме âеíтильíого дâигà-

теля с ДПР ïри ïрочих рàâíых услоâиях (

 2 5, ;

ï1

 150 В)

ротор рàзâорàчиâàлся зà 0,2 с. до 

 90 4, с (рис. 7.4), ïричем

момеíт соïротиâлеíия íà âàлу (

M M

 0 25, ) был â 5 рàз

больше, чем ïри àсиíхроííом ïуске (

M M

c í

 0 05, ). Следоâà-

тельíо, ïуск ïо схеме âеíтильíого дâигàтеля с ДПР яâляется

íàиболее ýффектиâíым.

7.3.3. Экспериментальные исследования асинхронного пуска

синхронной машины от статического преобразователя частоты через

промежуточный трансформатор

Для âыяâлеíия особеííостей àсиíхроííого ïускà СМ от

стàтического ПЧ были ïроизâедеíы серии ïускоâ íà устà-

íоâке, âыïолíеííой ïо схеме рис. 7.8 с СМ тиïà СД—102—8

мощíостью 75 кВт и ПТ тиïà ТС 100/0,5 мощíостью 100

кВА. Неïосредстâеííый ПЧ â ýтой схеме рàботàет â режиме

источíикà (иíâерторà) токà. Тàкой же режим имеем и â ос-

íоâíой схеме рис. 7.1.

337

В кàчестâе зàдàтчикà чàстоты исïользоâàлся ДПР ýлек-

тромàгíитíого тиïà, âàл которого был отсоедиíеí от âàлà

СМ и жестко состыкоâàí через мехàíический редуктор с ис-

ïолíительíым дâигàтелем ïостояííого токà. Чàстотà âрàще-

íия ýтого дâигàтеля регулироâàлàсь ïутем измеíеíия íàïря-

жеíия якоря. Тем сàмым достигàлàсь âозможíость зàдàíия

ïрàктически любой âыходíой чàстоты ПЧ из иíтерâàлà от

íуля до ïримерíо 20 Гц.

Процесс рàзгоíà СМ âхолостую ïри зàкорочеííой об-

мотке âозбуждеíия и зàдàííой крàтíости ïускоâого токà со-

отâетстâеííо для чàстот âыходíого íàïряжеíия ПЧ: 1,25;

2,5; 3,75; 5 Гц ïокàзàí íà осциллогрàммàх (рис. 7.15—7.18).

Нà âсех осциллогрàммàх ïроцесс àсиíхроííого ïускà зàкàí-

чиâàется âхождеíием СМ â сиíхроíизм ïод дейстâием реàк-

тиâíого момеíтà. Это âидíо из того, что ток âозбуждеíия ïо

окоíчàíии ïускà ïерестàет измеíяться с чàстотой скольже-

íия.

Рис. 7.15. Опытные осциллограммы асинхронного пуска синхрон-

ной машины с закороченной обмоткой возбуждения от непосредст-

венного преобразователя с выходной частотой 1,25 Гц (обозначение

кривых — из рис. 7.8)

338

Рис. 7.16. Опытные осциллограммы асинхронного пуска синхрон-

ной машины с закороченной обмоткой возбуждения от непосредст-

венного преобразователя с выходной частотой 2,5 Гц (обозначение

кривых — из рис. 7.8)

Рис. 7.17. Опытные осциллограммы асинхронного пуска синхрон-

ной машины с закороченной обмоткой возбуждения от непосредст-

венного преобразователя с выходной частотой 3,75 Гц (обозначение

кривых — из рис. 7.8)

339

Криâые скорости âрàщеíия содержàт хàрàктерíые ïло-

щàдки с зàмедлеíием иíтеíсиâíости рàзгоíà, обíàружеííые

ïри рàсчете и обуслоâлеííые дейстâием одíоосíого ýффек-

тà.

Рис. 7.18. Опытные осциллограммы асинхронного пуска синхрон-

ной машины с закороченной обмоткой возбуждения от непосредст-

венного преобразователя с выходной частотой 5 Гц (обозначение

кривых — из рис. 7.8)

Рис. 7.19. Опытные осциллограммы асинхронного пуска возбужденной

синхронной машины от непосредственного преобразователя с выходной

частотой 1,25 Гц (обозначение кривых — из рис. 7.8)

340

Процесс àсиíхроííого ïускà СМ âхолостую ïри íоми-

íàльíом âозбуждеíии для чàстот âыходíого íàïряжеíия ПЧ:

1,25; 2,5; 3,75; 5 Гц ïокàзàí íà осциллогрàммàх рис. 7.19—

7.21.

При больших зíàчеíиях âыходíой чàстоты ПЧ рàзгоíà

âозбуждеííой СМ, что ïодтâердил и числеííый рàсчет, íе

ïроисходит. При ïеремещеíии мàгíитíого ïоля отíоситель-

íо роторà состàâляющàя ýлектромàгíитíого момеíтà, обу-

слоâлеííàя ïриíуждеííым током âозбуждеíия, будет меíять

зíàк. Полоâиíу ïериодà токà якоря оíà будет ïоложитель-

íой (дâигàтельíой), другую ïолоâиíу — отрицàтельíой (ге-

íерàторíой). Очеâидíо, ïри достàточíо большой чàстоте ПЧ

(больше, ïримерíо, 4 Гц для дàííой СМ) ротор íе усïеâàет

âтяíуться â сиíхроíизм ïод дейстâием ýлектромàгíитíого

момеíтà одíого зíàкà.

Рис. 7.20. Опытные осциллограммы асинхронного пуска возбуж-

денной синхронной машины от непосредственного преобразова-

теля с выходной частотой 2,5 Гц (обозначение кривых — из рис.

7.8)