Основные уравнения и характеристики ВД

Обычно на роторе ВД имеются хорошо проводящие контуры (демп-ферная обмотка, массивные полюсные наконечники), которые ослаб-ляют изменение магнитного потока в роторе. Поэтому для ВД средней и большой мощности можно считать, что поток якоря вращается равно-мерно со средней частотой вращения ротора, т. е. в МДС якоря превали-рует первая гармоника, создающая вращающееся поле, а высшие прост-ранственные гармоники МДС подавляются демпфирующими контурами [3].

Вращение ротора, в свою очередь, приводит к созданию в фазах об-мотки якоря ЭДС, пропорциональной частоте вращения ротора и потоку возбуждения Ф_B. Эта ЭДС уравновешивает приложенное к обмотке яко-ря напряжение. Поэтому регулирование частоты вращения ВД может осуществляться изменением напряжения питания, с повышением кото-рого частота вращения увеличивается. Другой способ регулирования частоты вращения основан на изменении потока возбуждения Ф_B, если ВД выполнен с обмоткой возбуждения. Если уменьшать Ф_B при пос-тоянном напряжении питания, то для поддержания требуемой ЭДС частота вращения ротора увеличится. Третий способ регулирования частоты вращения связан с изменением угла опережения открывания тиристоров инвертора относительно точек пересечения кривых фазных напряжений β.

При заданной частоте вращения процессы, происходящие в ВД, могут анализироваться на базе теории синхронных машин. В то же вре-мя в ряде случаев ВД можно исследовать по средним параметрам с использованием теории ДПТ. В этом случае зависимости между основ-ными электромагнитными и механическими показателями ВД можно представить формулами, аналогичными формулам для коллекторных ДПТ:

где R_Я – сопротивление в цепи якоря ВД; Е_Я – среднее значение ЭДС двигателя; с – постоянная двигателя; К_и – коэффициент инвертирования; Ф – полный максимальный поток двигателя; w – угловая скорость;U_Я – напряжение, приложенное к двигателю; I_Я – среднее значение потребляемого тока.

Специфика ВД по сравнению с коллекторными двигателями прояв-ляется в появлении коэффициента инвертирования К_и и использовании полного потока Ф с учетом реакции якоря, которая приводит к сущест-венному размагничиванию машины.

Если реакция якоря проявляется слабо, то ВД по протекающим про-цессам ближе к коллекторному двигателю, чем к синхронному.

На рис. 11.4 приведены механические характеристики неявнополюс-ного ВД при токе возбуждения I_В = const; (β₀ = const). Этот режим по сравнению с другими способами регулирования позволяет уменьшить воздушный зазор в двигателе, что обеспечивает хорошие массогабарит-ные показатели.

Рис. 11.4. Механические характеристики неявнополюсного ВД

При β₀ = const угловая скорость ротора ω_Р уменьшается с ростом момента тем сильнее, чем больше индуктивное сопротивление фазы во время коммутации х_К (близкое по значению к сопротивлению x_d СД). Увеличение момента, как правило, сопровождается ростом тока двига-теля и соответственно увеличением угла у. Так как β₀ = const, рост у приводит к снижению угла запаса инвертора δ_Р = β - γ. При некотором моменте инвертор работает на пределе устойчивости. Соответствующие ему границы обозначены на рис. 11.4 штрихпунктирными линиями.

Если СУ поддерживает неизменным угол запаса δ_Р = const, то обес-печивается оптимальный режим по надежности инвертирования. При этом механические характеристики приобретают нарастающий характер (пунктирные линии на рис.11.4).

Дата добавления: 2014-11-29