В схеме АВК (рис. 3.4) управляющим элементом схемы является инвертор UZ1 с системой импульсно-фазового управления. Скорость асинхронного двигателя задаётся задатчиком напряжения RP. Опорное напряжение (Uо) даёт возможность обеспечить уменьшение напряжения управления при увеличении Uзс, позволяя, тем самым, обеспечить снижение угла управления инвертором (b).
Увеличение жёсткости статических характеристик в АВК достигается за счёт использования комбинированной обратной связи – отрицательной по скорости и положительной по току. Контроль скорости в системе осуществляется с помощью тахогенератора BR, а контроль выпрямленного тока ротора – датчиком тока UA.
При увеличении нагрузки на валу АД скорость его снижается, и для её повышения необходимо, согласно уравнению (3.1), снижать ЭДС инвертора. Следовательно, обратная связь по скорости должна быть отрицательной, так как
Uу = Uзс – Кс× w.
Поскольку с увеличением нагрузки напряжение управления Uу необходимо повышать, то обратная связь по току должна быть положительной.
Для получения выражения статических характеристик замкнутой системы АВК и их анализа запишем уравнения электрического равновесия для каждого функционального узла системы.
Напряжение управления на входе суммирующего усилителя А1 равно:
Uу = Uо – (Uз с – Кс× w + Кт× Idp). (3.8)
Напряжение управления инвертора определяется следующим образом:
Uуи = КА1×Uу. (3.9)
ЭДС инвертора равна:
Еи = Ки × Uуи, (3.10)
где Ки = DЕи /DUуи – коэффициент усиления инвертора совместно с системой импульсно-фазового управления (СИФУ).
Напряжение в цепи выпрямленного тока ротора определяется по формуле:
Еdpo× S – Eи = Idp× Rэ. (3.11)
Здесь эквивалентное сопротивление цепи выпрямленного тока ротора равно:
Rэ = 2R’1 × S + 2R2+ (mв /2p)×Хд× S + Rр + 2Rт + (mи/2p)× Хт,
где R’1 – активное сопротивление фазы статора, приведённое к цепи ротора; R2 – активное сопротивление фазы ротора; Хд – индуктивные сопротивления двигателя; Rр – активное сопротивление сглаживающего дросселя (в расчётах можно принять Rр ~ (0,002…0,005)Udн /Idpн).
Индуктивные сопротивления двигателя равно:
Хд = Х’1 + X2,
где Х’1, Х2 – индуктивные сопротивления двигателя, фазы статора, приведённое к цепи ротора, и фазы ротора;
Электромагнитный момент двигателя определяется из уравнения (3.5).
Выражая текущее значение скорости (w) через синхронную скорость и скольжение
w = wо(1 – S)
и решая совместно уравнения (3.8)…(3.11), получим:
Edpo×S – КА1× Ки× {Uо – [Uз с– Кс× wо (1 – S) + Кт×Idp]} = Idp Rэ. (3.12)
Отсюда находим скольжение холостого хода (S0) для заданного Uзс при Idp = 0:
. (3.13)
Тогда, разрешив уравнение (3.12) относительно S и учитывая уравнение (3.13), получим уравнение электромеханической характеристики системы:
. (3.14)
Значения коэффициентов обратных связей и суммирующего усилителя выражаются через параметры датчиков обратных связей и соотношения сопротивлений, расположенных в этих цепях, аналогично тому, как это было сделано в разделе 1.2.
Для нахождения уравнения механической характеристики из уравнения (3.13) выражаем Idp и подставляем его в уравнение (3.5):
(3.15)
Анализ уравнения (3.15) в общем виде затруднён. Расчёт характеристик может быть произведён для конкретного двигателя (см.
