9.2. Составление структурной схемы асинхронного двигателя

Математическое описание асинхронного двигателя при наличии шести обмоток на статоре и роторе с учетом их взаимного расположения, множеством связей между ними достаточно сложно. В практике электропривода находят применение методы, в которых математическое описание упрощается за счет различных допущений. Представление двигателя в виде эквивалентной двухфазной машины позволяет несколько упростить математическое описание и структурную схему асинхронного двигателя.

Для рассмотрения переходных процессов на рабочем участке механической характеристики возможно применение более простого соотношения между моментом и скоростью двигателя:

, (39)

где (40) - модуль жесткости линеаризованной механической характеристики, проходящей через номинальную точку;

- электромагнитная постоянная времени;

- критическое скольжение.

Перепишем выражение (39) в относительных единицах:

,

где - жесткость механической характеристики в относительных единицах.

Передаточная функция электромеханического преобразования в асинхронном двигателе:

(41)

После преобразований структурная схема асинхронного двигателя для рабочего участка механической характеристики полностью повторяет структурную схему двигателя постоянного тока независимого возбуждения:

Рисунок 6. Структурная схема Асинхронного двигателя

9.3 Расчёт переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм Электропривода

Построим переходные процессы электропривода для следующих случаев:

1. Пуск с заготовкой

2. Торможение с заготовкой

3. Пуск без заготовки

4. Торможение без заготовки

Переходные процессы построены в программе MatLab.

Рисунок 7. Переходный процесс при пуске с заготовкой

Рисунок 8. Переходный процесс при торможении с заготовкой

Рисунок 9. Переходный процесс при Пуске без заготовки

Рисунок 10. Переходный процесс при торможении без заготовки

На рисунках 7-10 приведены нагрузочные диаграммы пуска и торможения момента M(t), скорости ω(t), тока статора I₁(t) скорости идеального холостого хода ω_O(t), kpd(t) и cos φ(t) за время движения рабочего органа в одну сторону с заготовкой и без.

10. Расчет параметров схем включения, обеспечивающих пуск и торможение двигателя

10.1 Пуск и торможение в системе преобразователь – двигатель

В установившемся режиме нарастания скорости двигателя, когда затухают свободные составляющие переходного процесса,

(45)

Величина установившегося значения динамического момента двигателя

.(46)

Для формирования линейного закона изменения напряжения управления на вход преобразователя подключается интегральный И-задатчик интенсивности, выходное напряжение которого при подачи на его вход скачка задающего напряжения изменяется по линейному закону. При достижение величинынарастание напряжения на выходе ЗИ прекращается. Выходное напряжение ЗИ является управляющим напряжением преобразователя, а величинаопределяет установившеюся величину скоростидвигателя.

В конце торможения при минимальном сигнале задания накладывается механический тормоз.

Темп нарастания скорости определяется величиной базовой постоянной времени ЗИ .

; (47)

, (48)

где - механическая постоянная времени, с;

Механическая постоянная времени при:

- при движении с заготовкой:

с.

- при движении без груза:

c.

- Постоянная времени ЗИ по (33)

с.

В системе ПЧ-АД начальная пусковая характеристика определяется минимальной частотой преобразователя, а величина пускового момента существенно снижена из-за значительного влияния активного сопротивления статорной цепи двигателя.