РАЗДЕЛ 2
КВАЗИСТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
В этом разделе рассматриваются характеристики ЭП, представляющие собой зависимости параметров в установившихся и условно установившихся режимах работы, характеризующихся определенной частотой вращения ротора АД , изменяющейся в диапазоне от (режим КЗ) до режим ХХ). В результате установлено влияние ПЛ и степень снижения этого влияния на установившиеся уровни электромеханических параметров ЭП, а также на характер переходного процесса (ПП) и интенсивность его затухания в квазиустановившихся режимах работы при использовании компенсации падения напряжения в ПЛ.
Основные результаты работы, изложенные в этом разделе, опубликованы в [62 - 67].
2.1. Математическая модель электропривода
2.1.1. Принятые допущения
Ввиду сложности электромагнитных и электромеханических ПП, происходящих в АД и ЭП на его основе, их исследование эффективнее всего проводить с использованием математического моделирования, поскольку исследования на физических моделях связаны с большими капитальными затратами, а в некоторых случаях и невозможны.
Все расчетные методы исследования базируются на теории ПП в электрических машинах (ЭМ), которая разработана в начале ХХ века и получила значительное развитие в трудах таких ученых стран СНГ, как Алябьев М.П., Важнов А.И., Горев А.А., Глебов И.А., Казовский Е.Я., Копылов И.П., Костенко М.П., Лютер Р.А., Мартынов В.А., Петров Г.Н., Постников И.М., Трещев И.И., Шрейнер Р.Т., Янко-Триницкий А.А. и многих других, а также в трудах зарубежных ученых, таких, как Адкинс В., Конкордиа Ч., Крон Г., Лайон В., Лайбль Т., Парк Р., Рюденберг Р. и др.
Как известно, аналитическое исследование ЭС возможно при определенной идеализации входящих в нее элементов, а также при принятии ряда корректных допущений. В настоящей работе при математическом исследовании ЭС приняты следующие допущения:
Д1. Параметры всех элементов ЭС являются сосредоточенными (параметры обмоток АД, трансформаторов, распределительных сетей, конденсаторных батарей и т.п.), приведенными к обмотке статора АД.
Д2. Все элементы ЭС являются симметричными, т.е. фазные параметры элементов являются одинаковыми.
Применительно к ЭМ приняты следующие допущения [68, 69]:
Д3. Пространственные МДС распределены синусоидально вдоль окружности воздушного зазора, высшие пространственные гармоники не учитываются, следовательно, напряжения, токи, потокосцепления обмоток машины являются синусоидальными;
Д4. Не учитывается взаимное влияние потоков рассеяния и главного магнитного потока.
Д5. Не учитывается энергия электростатического поля (значением емкости между обмотками пренебрегаем).
Д6. При анализе электромагнитных и электромеханических процессов в АД дополнительно пренебрегаем потерями в стали статора и ротора, в то время как при анализе тепловых процессов эти потери учитываются.
При рассмотрении низковольтных сетей малой протяженности:
Д7. Не учитывается взаимоиндукция между отдельными фазами ПЛ;
Д8. Не учитывается наличие активно-емкостных токов утечки в ПЛ.
Анализ литературы [17, 28, 70, 71] и проведенные исследования [62] показали, что для рассматриваемых ПЛ влияние параметров цепи утечки на значения электрических величин в переходных и установившихся режимах работы ЭП пренебрежимо мало.
При составлении математических моделей (ММ) компенсирующих устройств (КУ):
Д9. Пренебрегаем потерями активной мощности в конденсаторах.
При составлении ММ электроприводов в целом, а также при определении влияния ПЛ и степени его снижения принято:
Д10. Напряжение ИП соответствует номинальному напряжению на зажимах АД:
. (2.1)
Д11. Коммутирующие аппараты (КА), посредством которых осуществляется включение (отключение) ЭП либо его отдельных элементов, являются идеальными (замыкание-размыкание контактов происходит мгновенно и одновременно во всех фазах).
2.1.2. Определение параметров асинхронного двигателя
Анализ способов и методов определения параметров АД, изложенных в [72 - 82] показывает, что наиболее точными, и поэтому наиболее приемлемыми при анализе характеристик ЭП, являются методы определения параметров АД, которые основываются на результатах промышленных испытаний. Поэтому в настоящем разделе в качестве исходных данных к определению параметров АД использованы протоколы испытаний АД.
Измерения всех величин производятся в единицах системы SI. Расчеты параметров ЭСЗ асинхронного двигателя выполнены с использованием программы [83] обработки результатов стендовых испытаний АД в объеме приемочных испытаний по [84]. Принятый подход позволяет использовать традиционную Т-образную эквивалентную схему замещения (ЭСЗ) АД (рис.2.1). Основными результатом обработки данных испытаний являются параметры "черного ящика" - ЭСЗ АД, которые, согласно [83], аппроксимировались функциональными зависимостями вида
; (2.2)
; (2.3)
; (2.4)
; (2.5)
; (2.6)
. (2.7)
где , - активные сопротивления обмоток статора и ротора (приведенное к статору);
, - индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора (приведенное к статору) (, - соответствующие индуктивности рассеяния);
, - индуктивность и индуктивное сопротивление цепи намагничивания АД (взаимоиндукции);
- эквивалентное сопротивление активных потерь в стали АД;
- угловая частота напряжения ИП;
- скольжение АД;
- температура окружающей среды;
?С-1 - температурный коэффициент;
- температурный коэффициент, определяемый опытным путем;
, , , , , , , , , , , - коэффициенты соответствующих функциональных зависимостей;
и - температуры обмоток статора и ротора;
, - активные потери в обмотках статора и ротора.
Значение индуктивного сопротивления рассеяния статора (2.3), предполагающее его отсутствие в схеме замещения рис.2.1, тем не менее, с учетом возможности использования других методов определения параметров АД, б
- Київ+380960830922