16. Автоматическое регулирование момента ад с короткозамкнутым ротором при питании его от пч с аит

Вводная часть та же, что и в теме 15 - от начала по формулу (15.2).

При питании АД от ПЧ с АИТ можно независимо изменять величину I₁ и частоту ω₁ тока статора.

Из курса электрических машин известна формула вращающего момента АД вида

(16.1)

Если поддерживать постоянство потокосцепления ротора Ψ₂=const, то механическая характеристика (16.1) будет иметь вид (15.1).

Функциональная схема САР момента при питании АД от ПЧ с АИТ приведена на рис.16.1.

В контуре регулирования частоты с регулятором РЧ при сигнале задания момента u_ЗМ обратная связь не является сигналом момента, а является сигналом положительной обратной связи u_ОСС по скорости. Контур регулирования тока разомкнутого типа использует только сигнал u_ЗМ. Примем:

- регулятор частоты РЧ П-типа с коэффициентом передачи k_РЧ;

- регулятор тока РТ, как будет показано ниже, является нелинейным звеном с u_ЗТ=f(u_ЗМ);

- коэффициент обратной связи по скорости k_ОСС ();

- коэффициент передачи АИТ для канала частоты k_АИТ ();

- коэффициент передачи УВ для канала тока k_УВ ().

На основании рис.16.1 можно записать

(16.2)

Выберем коэффициенты k_РЧ, k_ОСС и k_АИТ такими, чтобы было справедливо равенство . Подставляя его в выражение (16.2), получим

(16.3)

Последнее уравнение из (16.3) имеет вид подобный (16.1) и, поэтому, сигнал u_ЗМ действительно является сигналом задания момента АД. Коэффициент пропорциональности k_ЗМ между М и u_ЗМ находим делением (16.1) на (16.3)

(16.4)

После подстановки в последнюю формулу (16.4) значения u_ЗМ из последней формулы (16.3) получим механическую характеристику АЭП

(16.5)

Регулирование момента получилось астатическим с нулевой ошибкой регулирования, так как момент М пропорционален сигналу задания u_ЗМ независимо от частоты вращения ω АД (16.4). Механические характеристики получились идеальными (рис.16.2), у которых M=const. Частота вращения ω АД при заданном моменте М определяется частотой ω₀ вращения поля статора или частотой ω₁, с которой изменяется ток питания АД (16.5).

Найдем законы изменения I₁ и ω₁, при которых будет Ψ₂=const. Из двух выражений для установившегося режима, состоящих из уравнения цепи ротора и формулы , которой определяется потокосцепление ротора, исключаем недоступный для

измерения ток I₂:

(16.6)

От комплексного выражения (16.6) переходим к действующим значениям

(16.7)

Выполним замену комплекса (ω₀ -ω) в (16.7) на значение определенное из последнего выражения (16.3)

(16.8)

Выражение (16.8) показывает, что для поддержания постоянства потокосцепления Ψ₂ необходимо ввести в схема АЭП регулятор тока РТ нелинейного типа такой, чтобы при изменении сигнала задания момента u_ЗМ сигнал задания тока u_ЗТ изменялся прямо пропорционально величине

. (16.9)

Схемная реализация нелинейной зависимости (16.9) вполне доступна, причем этого будет достаточно для поддержания постоянства момента при любой частоте вращения АД. В этом преимущество САР момента АД с ПЧ на базе АИТ по сравнению с ПЧ на базе АИН.