Содержание к диссертации
Введение
1. Математическое описание асинхронного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи 10
1.1. Функциональная схема и особенности исследуемой системы 10
1.2. Математическое описание исследуемой системы АЭП и варианты моделей с учетом дискретности управляемого выпрямителя. 12
1.2.1. Модель исследуемой системы АЭП на языке высокого уровня 23
1.2.2. Модель исследуемой системы АЭП в системе компьютерной математики MATLAB 29
1.3. Математическое описание и модель исследуемой системы АЭП по цепи выпрямленного тока 34
1.4. Свойства и особенности разомкнутой системы исследуемого АЭП 39
1.5. Выводы 50
2. Анализ свойств и синтез замкнутых систем асинхронного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи 51
2.1. Структура замкнутой системы с суммирующим усилителем и обратной связью по скорости 51
2.2. Анализ и синтез замкнутой системы с суммирующим усилителем и использованием обратной связи по скорости 55
2.3. Особенности анализа и синтеза замкнутой системы с суммирующим усилителем и использованием обратной связи по скольжению 72
2.4. Выводы 84
3. Специальные режимы работы и энергетические показатели асинхронного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи
3.1. Режим рабочего электрического вала 85
3.1.1. Принцип работы системы рабочего электрического вала 85
3.1.2. Особенности математического описания двухдвигательного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи 90
3.1.3. Процесс предварительного фазирования системы рабочего электрического вала 96
3.1.4. Влияние параметров на характеристики системы рабочего электрического вала при неравномерной нагрузке двигателей 103
3.2. Режим динамического торможения со смешанным возбуждением 114
3.3. Оценка энергетических показателей исследуемой системы АЭП в сравнении с другими системами параметрического управления 123
3.4. Выводы 139
4. Практическая реализация и результаты экспериментальных исследований асинхронного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи
4.1. Экспериментальные исследования 141
4.2. Выводы 151
Заключение 152
Список литературы 155
- Модель исследуемой системы АЭП в системе компьютерной математики MATLAB
- Анализ и синтез замкнутой системы с суммирующим усилителем и использованием обратной связи по скорости
- Особенности математического описания двухдвигательного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи
- Оценка энергетических показателей исследуемой системы АЭП в сравнении с другими системами параметрического управления
Введение к работе
Актуальность темы. Для ряда промышленных механизмов (краны, волочильные машины и др.) в процессе выполнения производственного цикла требуется осуществление плавных пуска и торможения, а также обеспечение кратковременной работы на пониженной скорости. Приводной машиной таких механизмов преимущественно является асинхронный двигатель с фазным ротором. Для их пуска и торможения, как правило, используется ступенчатый реостатный релейно-контакторный вариант, а регулирование скорости осуществляется на реостатных характеристиках.
Исходя из современных тенденций, для таких электроприводов необходима модернизация с целью обеспечения лучшей управляемости в переходных и установившихся режимах работы. Асинхронный электропривод (АЭП) с фазовым управлением в роторной цепи позволяет обеспечить технологические требования к этому классу электроприводов - осуществить плавные пуск, торможение двигателей и обеспечить регулирование скорости в диапазоне до (10+12): 1 достаточно простыми и недорогими средствами.
В разомкнутой системе исследуемого АЭП невозможно формирование жестких участков механических характеристик и регулирование скорости в приемлемом диапазоне. Для этого должны быть применены замкнутые системы с обратной связью (ОС) по скольжению или скорости двигателя. Для формирования сигнала ОС по скольжению достаточно блока синхронизирующих трансформаторов и слаботочного выпрямителя для снятия ОС по роторному напряжению, а также шунта с датчиком тока для снятия сигнала ОС по выпрямленному току ротора. Суммированием этих сигналов выделяется ОС по скольжению. При наличии высоких требований к качеству регулирования необходимо применение замкнутых систем с ОС по скорости двигателя.
На основе принципов исследуемого АЭП возможно создание системы рабочего электрического вала (РЭВ) путем включения управляемого выпрямителя в общую роторную цепь двух асинхронных двигателей. Этот вариант исследуемой системы весьма перспективен для ряда промышленных механизмов (мостовые краны, разводные мосты, затворы шлюзов и др.), требующих синхронного вращения двух или нескольких двигателей.
К настоящему времени в литературных источниках имеется ряд публикаций, посвященных разработке и исследованиям АЭП с фазовым управлением в роторной цепи. Однако количество трудов по этой тематике ограничено, и многие вопросы остаются мало изученными. В частности, применяемые методики расчета характеристик и описанные варианты моделирования являются весьма приближенными и не учитывают ряд факторов, не разработаны методики анализа и синтеза замкнутых систем указанных электроприводов, недостаточен анализ энергетических показателей и ряда специальных режимов работы исследуемого АЭП.
Таким образом, для указанного класса электроприводов, где до сих пор используется неэффективный способ ступенчатого реостатного регулирования скооости. а также для двухдвигательных вариантрв актуальной задачей являет-
(
ся разработка и исследование сравнительно простых и недорогих систем, примером которых является АЭП с фазовым управлением в роторной цепи.
Пелью работы является анализ и синтез замкнутых систем АЭП с фазовым управлением в роторной цепи, а также анализ специальных режимов работы - рабочего электрического вала, динамического торможения со смешанным возбуждением.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи исследования:
- разработка математического описания для АЭП с фазовым управлением в
роторной цепи;
- создание пакета прикладных программ и компьютерных моделей, позво
ляющих провести моделирование на основании полученного математическо
го описания;
анализ и синтез замкнутых систем исследуемого АЭП и выработка практических рекомендаций для выбора точек настройки с целью коррекции разработанных систем;
анализ работы электропривода в специальных режимах - рабочего электрического вала, динамического торможения со смешанным возбуждением;
анализ энергетических показателей исследуемого АЭП;
экспериментальное подтверждение выдвинутых теоретических положений.
- Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы математического анализа (матричная и векторная алгебра, численные методы вычислительной математики, теория дифференциальных уравнений), положения и методы теории обобщенной электрической машины, теории электропривода, теории автоматического управления. Для моделирования системы исследуемого АЭП использовался язык программирования высокого уровня Fortran, расширение SIMULINK системы компьютерной математики MATLAB с пакетом прикладных программ SimPowerSystems. Расчеты и графические построения выполнялись в математическом пакете MathCAD и офисном MSExcel. Экспериментальные исследования проводились на лабораторном стенде исследуемого АЭП.
Научная новизна. Основные научные результаты работы следующие:
разработано математическое описание исследуемого АЭП, на основании которого созданы компьютерные модели в виде пакета программ и в визуально-ориентированном виде в системе компьютерной математики MATLAB;
синтезированы варианты замкнутых систем исследуемого АЭП с суммирующим усилителем и ОС по скорости и скольжению;
проведены теоретические и экспериментальные исследования динамических характеристик синтезированных систем;
даны рекомендации по настройке и коррекции замкнутых систем исследуемого АЭП;
- проведен анализ работы исследуемого АЭП в режимах РЭВ и динамического
торможения со смешанным возбуждением;
- создана методика оценки энергетических показателей исследуемого АЭП и
проведено их сравнение с другими системами параметрического управления.
Практическая ценность и реализация работы,
1. Разработан пакет программ и визуально-ориентированных моделей,
позволяющий эффективно и наглядно проводить моделирование различных
режимов работы исследуемого АЭП.
На основании теоретических рекомендаций создан демонстрационный образец исследуемого АЭП, используемый в учебном процессе на факультете энергетики и электротехники филиала ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» в г. Смоленске.
В ЗАО «СКЗ» (Смоленский кабельный завод) внедрен опытный образец АЭП для промышленного механизма- волочильной машины ВМ-13.
Апробация работы. Содержание работы доложено и обсуждено на: седьмой и девятой ежегодных международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2001 г., 2003 г.); межвузовской научно-методической конференции «Современные информационные технологии в научных исследованиях, образовании и управлении» (г. Смоленск, 2001 г.); научно-технической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Энергетика. Экономика и менеджмент» (г. Смоленск, 2001 г.); Х-й юбилейной международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика» (г. Ялта, 2002 г.); научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, ресурсосбережение, энергетика и экономика» (г. Смоленск, 2003 г.); международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» (г. Томск, 2003 г.).
Публикации.
Основное содержание работы опубликовано в 7 печатных трудах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 60 наименований и 4 приложении; включает 179 страниц машинописного текста, 67 рисунков и 14 таблиц.
Модель исследуемой системы АЭП в системе компьютерной математики MATLAB
Упомянутые преимущества моделирования систем электроприводов в объектном визуально-ориентированном варианте позволяют за сравнительно короткое время разработать достаточно подробную модель исследуемой системы АЭП, что и было осуществлено на кафедре «Электромеханические системы» филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске при участии автора.
В качестве современных средств объектного визуально-ориентированного моделирования исследуемой системы АЭП целесообразно использовать СКМ MATLAB. Популярности MATLAB, как отмечено в [24, 38], способствует ее мощное расширение SIMULINK, предоставляющее простые и удобные средства для моделирования линейных и нелинейных динамических систем.
В процессе моделирования широко применялся пакет прикладных программ SimPowerSystems расширения SIMUUNK. Схема модели в визуально-ориентированном варианте в СКМ MATLAB показана на рис. 1.4. Модель построена из ряда стандартных, модернизированных и разработанных блоков - подмоделей среды MATLAB.
Схема модели включает в себя асинхронный двигатель Ml с фазным ротором, который подключен к трехфазной сети UA, UB, UC. Контроль ряда выходных величин Ml — токов статора и ротора (is_abc, ir_abc), угловой скорости (ити), момент двигателя (Те), геометрического угла (thetarri) поворота ротора — осуществляется стандартным измерительным блоком MMD для асинхронного двигателя. В роторную цепь двигателя через добавочные резисторы R2 включен трехфазный мостовой управляемый тиристорный выпрямитель US, на выход которого подсоединена активно-индуктивная нагрузка RdLj. На вход управления pulses US от блока SIFU, моделирующего систему импульсно-фазового управления тиристорами, поступают управляющие импульсы. На вход SIFU поступают линейные синхронизирующие напряжения через блок Syn&FHt, с помощью которого осуществляется их гальваническая развязка маломощными трансформаторами и фильтрование. Так как частота напряжения ротора изменяется в функции скольжения двигателя, SIFU должно осуществлять подачу управляющих импульсов на тиристоры с частотой, пропорциональной скольжению. Для этого стандартная библиотечная подмодель Synchronized 6 puhe generator модернизирована в соответствии с этим требованием. Его структура представлена на рис.1.5.
S1FU осуществляет формирование, распределение и подачу управляющих импульсов на тиристоры управляемого выпрямителя US в функции частоты роторного напряжения. Библиотечная структура дополнена входом Wm, на который подается сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, и элементами Wo, ABS SKOL и FREQ, которые необходимы для изменения частоты подачи управляющих импульсов пропорционально скольжению. Модернизированная часть библиотечного блока, служащая для выделения сигнала, пропорционального частоте роторного напряжения, обведена на рис. 1.5 пунктиром.
Реактивный характер статической нагрузки на валу двигателя Ml моделируется блоком MECHANICAL LOAD, Ключи К! и К2 моделируют контакторы, срабатывающие по сигналу таймера Тітегї, в статорной цепи и в цепи выпрямленного тока ротора соответственно. Их функция — осуществление размыкания упомянутых цепей для моделирования режима предварительного включения асинхронного двигателя с целью осуществления более «мягкого» пуска. О режиме предварительного включения асинхронного двигателя и его роли подробно будет сказано ниже. Вывод данных в табличном виде в файл для последующей визуализации, к примеру, в офисном редакторе MSExcel осуществляется при помощи библиотечного блока То Workspace, а непосредственная «горячая» визуализация процессов производится виртуальными осциллографами OSC1 ...9.
В схеме при моделировании пуска имеется возможность вывода ступеней добавочных сопротивлений в цепи выпрямленного тока ротора. Последнее осуществляется ключом КЗ, который управляется от блока CONTROL START, задающего время переключения ступеней добавочного сопротивления и величину угла Ugol, на который необходимо сбросить угол управления тиристорами при выводе ступени для снижения токовой нагрузки. Эти процессы проиллюстрированы в гл.2.
Блок CONTROL SYSTEM разработан для формирования замкнутой системы исследуемого АЭП. Этот блок может иметь различную структуру в зависимости от вариантов синтезируемой замкнутой системы, которые рассмотрены в гл.2. На его вход поступают сигналы задания (от блока Step, задающего ступенчатый характер задающего сигнала), различных ОС (по скорости вращения двигателя Uw; по скольжению (ЭДС двигателя), формирующейся путем суммирования сигнала по напряжению Von, который снимается при помощи неуправляемого выпрямителя UD, и сигнала по выпрямленному току двигателя Uot, который снимается с шунта RS), а также упомянутый сигнал сброса угла Ugol. Выходным сигналом системы управления - CONTROL SYSTEM является угол управления тиристорами управляемого выпрямителя US, значение которого выражены в градусах.
Необходимо заметить, что рис. 1.4 представляет собой базовую обобщенную модель. На ее основе создана библиотека моделей, представляющая собой визуально-ориентированный пакет для моделирования различных режимов работы исследуемой системы АЭП. Эта библиотека, помимо основного однодвигательного варианта с различными синтезированными системами управления, включает в себя и двухдвигательные варианты, предназначенные для исследования системы рабочего электрического вала, чему, в частности, посвящается гл.З.
Результаты моделирования переходных процессов в разомкнутой и различных вариантах замкнутой системы, а также в специальных режимах исследуемого АЭП представлены в гл.2 и 3. Оба описанных варианта моделирования — на языке высокого уровня Fortran и в визуально-ориентированном варианте в СКМ MATLAB — базируются на математическом описании исследуемой системы АЭП с учетом дискретности выпрямителя и представляют собой так называемую «полную» модель. Однако в ряде случаев нет необходимости учитывать влияние дискретности выпрямителя и можно довольствоваться математическим описанием без ее учета, упрощенно представляя работу системы на основе схемы замещения асинхронной машины по цепи выпрямленного тока ротора, переходя к «упрощенной» модели исследуемой системы АЭП.
Анализ и синтез замкнутой системы с суммирующим усилителем и использованием обратной связи по скорости
Следует иметь ввиду, что наклон -20 дБ/дек на низкочастотном участке ЛАЧХ без учета внутренней ОС по ЭДС не свидетельствует об астатизме первого порядка системы в целом.
Анализ полученной ЛАЧХ (рис.2.7.дг, график 2) показывает, что при предъявленных требованиях к модулю статической жесткости проведение коррекции системы не требуется. Это подтверждается тем, что показатели по ЛАЧХ вполне удовлетворительны. Средне частотный участок ЛАЧХ, на который и попадает сосреза, достаточно протяженен и имеет наклон —20 дБ/дек.
Дальнейший анализ показывает, что увеличение общего коэффициента усиления системы с использованием ОС по скорости, например, до значения #1=125, при наличии повышенных технологических требований к модулю жесткости статической характеристики, приводит к увеличению колебательности исследуемой системы. Причем этот факт проявляется при работе системы на более высокой скорости в меньшей степени, чем на пониженной характеристике, о чем свидетельствует переходной процесс пуска системы с использованием модели по цепи выпрямленного тока на рис.2.8.йг (при Ь 2$) в сравнении с рис.2.8,б (при #г=125).
Здесь и в дальнейшем координаты исследуемого АЭП на графиках переходных процессов представлены в относительных единицах со следующими базовыми значениями: для сигнала задания — t/jS=10 В, для выпрямленного тока ротора — 1 =1 =59,4 А, для электромагнитного момента — М6=МН=\\ 1,747 Нм, для скорости вращения — О)ё=(0(г\04р2 1/с. Сигнал задания, подаваемый в систему через задатчик интенсивности, сформирован таким образом, что обеспечивает вначале пуск двигателя на пониженную скорость (до 0,2 с), а затем выход на основную характеристику.
По рис.2.8 видно, что если требуется работа на пониженной скорости с большей жесткостью характеристик, а, следовательно, и с большим общим коэффициентом усиления, возникает необходимость проведения коррекции системы пониженной скоростью, а на рис.2.10 показаны ЛЧХ, соответствующие статической характеристике на более высокой скорости в соответствии с рис.2.8 в точке с М-2,2МН, В обоих случаях общий коэффициент усиления системы г=125, и точка настройки соответствует моменту характеристики замкнутой системы, близкому к максимальному.
По рис.2. Ю.я видно, частота среза сосреза находится на участке ЛАЧХ с наклоном -20 дБ/дек, тогда как согласно рис.2.9.« а)среза лежит на участке с наклоном -40 дБ/дек, а это влияет отрицательно на качество переходных процессов и может сказаться на устойчивости системы. Запас устойчивости системы по ЛФЧХ на пониженной скорости (рис.2.10.б) на частоте среза больше, чем по рис.2.9.б. Из проведенного анализа следует вывод, что коррекцию системы необходимо вести для расчетного коэффициента усиления системы на характеристике с пониженной скоростью при максимальном моменте характеристики замкнутой системы - этот случай и будет наихудшим вариантом, т.е. рекомендуемой точкой настройки системы.
С учетом построенной ЛАЧХ и заданных показателей качества — перерегулирования, времени регулирования (быстродействия) — строится желаемая ЛАЧХ системы. Из теории автоматического управления [30, 31] известно, что в минимально-фазовых системах ЛАЧХ несет всю информацию о точности системы, ее динамике. Поэтому все требования к качеству регулирования используются при построении желаемой ЛАЧХ. Причем определяющими являются области низких и средних частот ЛАЧХ. Область низких частот несет информацию об ошибке регулирования. Область средних частот отвечает за качество регулирования и устойчивость системы.
На основании желаемой и исходной ЛАЧХ системы определяется ЛАЧХ последовательного корректирующего устройства (при проведении последовательной коррекции) и подбирается наиболее простой способ технической реализации корректирующего звена.
В качестве примера проведем последовательную коррекцию разомкнутой системы по ЛАЧХ на рис.2.9.а. В теории автоматического управления [30] рекомендуется, чтобы исходная и желаемая ЛАЧХ системы для упрощения структуры и последующей технической реализации корректирующего устройства отличались друг от друга как можно меньше, а в области средних частот наклон желаемой ЛАЧХ должен быть -20 дБ/дек. Желательно, чтобы этот участок был достаточно протяженным (не менее декады). Существенным является и выбор частоты среза осре}а, которая связана с получаемым перерегулированием и временем переходного процесса следующим соотношением.
Особенности математического описания двухдвигательного электропривода с фазовым управлением в роторной цепи
Как видно по рис.2.19, в системе с ОС по скольжению зависимость угла управления тиристорами кардинально отличается от той же зависимости для системы с ОС по скорости. Фактически, в случае, показанном на рис.2.19.а, система управления работает в релейном режиме.
При задании модуля статической жесткости /3 Р ест, система, вследствие приведенной формы сигнала ОС по скольжению (рис.2,18), становится менее устойчивой. При работе системы на установившейся пониженной скорости и в динамике возникают существенные низкочастотные незатухающие колебания момента и скорости.
Исследованиями установлено, что средствами коррекции полученные участки повышенной жесткости статических характеристик (рис,2.15.б и е) устранить не удается. Одним из простых путей ликвидации этих участков является, например, снижение общего коэффициента усиления системы. Однако, при этом растет статическая ошибка и, чтобы получить необходимый диапазон регулирования скорости, требуется несколько повышать уровень сигнала задания.
Анализ зависимостей, полученных по «полной» модели исследуемого АЭП для рассматриваемого варианта замкнутой системы (рис.2.17) показывает, что, в принципе, в замкнутой системе с ОС по скольжению возможно получение удовлетворительного качества переходных процессов. Таким образом, если к системе не предъявляются высокие требования к точности стабилизации скорости, то, как можно утверждать по проведенному анализу, использование ОС по скольжению в ряде случаев как альтернативы ОС по скорости для исследуемой системы АЭП вполне оправдано.
Итогом главы стал анализ и синтез замкнутых систем исследуемого АЭП с общим суммирующим усилителем и ОС по скорости и скольжению. 1. Проведен анализ и синтезирована замкнутая система с ОС по скорости. Путем моделирования переходных процессов пуска замкнутой системы с ОС по скорости по «полной» и «упрощенной» моделям получены высокие показатели качества регулирования. Показано, что система при пуске с хорошей точностью отрабатывает сигнал задания (статическая ошибка по скорости не превышает 0,5%). В процессе пуска броски выпрямленного тока не превышают 21 dH при МС=0,5МИ и 2,5/, при МС=М„. 2. Проведен анализ и синтезирована замкнутая система с ОС по скорости. Осуществлена линеаризация системы. Показана целесообразность проведения ее коррекции с помощью ЛЧХ. Из проведенного анализа следует, что коррекцию системы необходимо вести для расчетного коэффициента усиления на характеристике с пониженной скоростью при максимальном моменте характеристики замкнутой системы. 3. Выявлены особенности анализа и синтеза замкнутой системы с суммирующим усилителем и ОС по скольжению. Получено, что применение «реальной» ОС по скольжению приводит к появлению на статических характеристиках участков с существенным увеличением жесткости в области больших и средних моментов. 4. Показано, что при настройке системы в точке на характеристике с пониженной скоростью при максимальном моменте статическая характеристика в большей степени приближается к характеристике для «идеальной» ОС по скольжению (эквиваленту ОС по скорости). 5. Установлено, что при использовании ОС по скольжению вследствие значительных колебаний сигнала ОС в системе происходят автоколебания, в результате чего СИФУ в данном случае работает в релейном режиме. Подтверждено, что в случае невысоких требований к точности стабилизации скорости использование ОС по скольжению как альтернативы ОС по скорости для исследуемой системы АЭП вполне оправдано.
Для ряда механизмов (разводные мосты, затворы шлюзов, мостовые краны и т.д.) используются многодвигательные системы электропривода. Зачастую применение механической связи между отдельными механизмами агрегата, расположенными на сравнительно большом расстоянии, приводит к сложным передачам и громоздким конструкциям. С увеличением расстояния растут длина и диаметр соединительных валов, возрастает количество опорных подшипников. В некоторых случаях оказывается вообще невозможным осуществление механической связи. Механическая связь может быть заменена электрической синхронной связью — электрическим валом. Системы синхронного вращения отдельных механизмов часто позволяют выполнить весь машинный комплекс проще, чем при механической связи этих частей [49].
В [49] рассмотрен вариант реализации рабочего электрического вала (РЭВ), когда токи роторных цепей машин проходят через общий регулируемый реостат. Этот способ построения РЭВ относительно дешев, однако он не позволяет получить требуемые динамические качества - плавный пуск системы, требуемое качество переходных процессов и т.д. Основным достоинством системы РЭВ является отсутствие дополнительных машин. В этом случае главные приводные двигатели выполняют одновременно функции как рабочих, так и уравнительных машин.
Оценка энергетических показателей исследуемой системы АЭП в сравнении с другими системами параметрического управления
С учетом приведенных модификаций математического описания при участии автора разработана программа для моделирования исследуемой системы АЭП в режиме динамического торможения с самовозбуждением.
На рис.3.18.я показаны переходные процессы динамического торможения двигателя с синхронной скорости, при котором учет насыщения магнитной цепи асинхронного двигателя по пути главного потокосцепления соответствует методике, описанной в п. 1.2.1. Торможение осуществляется при нагрузке на валу Мс0. Параметры элементов силовой части в соответствии с рис.3.17 приняты следующие: UB =25 В, і?е=0,5 Ом, R7=10 Ом, Rdoli=0,\ Ом, Lj=5 мГн. Зависимости на рис.3.18.« и далее показаны в относительных единицах: токи /м, Ij— по отношению к амплитудному значению выпрямленного тока ротора, ток 1в — к номинальному току намагничивания, электромагнитный момент М и скорость со - соответственно по отношению к номинальным моменту и скорости.
Как следует из сравнения рис.3.18.д и рис.3.18.6, погрешности при моделировании режима динамического торможения без учета насыщения магнитной цепи двигателя весьма существенны. Степень насыщения магнитной цепи машины зависит от значения Ud2, причем при Л=0 напряжение Ucj2=0 и процесс торможения происходит при независимом возбуждении.
Для проверки степени насыщения магнитной цепи машины для полученных переходных процессов (рис.3.18.я), на рис.3.19 приведены зависимости тока намагничивания 1т и индуктивного сопротивления намагничивания Хт по отношению к номинальным величинам. Причем относительные значения для тока намагничивания даны по вспомогательной оси (справа).
Как видно из рис.3.19, в процессе торможения происходит довольно значительное насыщение магнитной цепи двигателя (относительное сопротивление намагничивания меняется от 1,47 до 0,22), что подтверждает необходимость его учета в рассматриваемом режиме.
Анализ показывает важность корректного выбора значения сопротивления RI для получения процесса эффективного торможения, так как насыщение машины при малых значениях R1 практически не проявляется и, соответственно, самовозбуждение в системе при этом не происходит.
Необходимо отметить, что вследствие наличия управляемого выпрямителя в роторной цепи имеется возможность получения управляемого динамического торможения в разомкнутой и замкнутой системах исследуемого АЭП. Эта возможность важна для ограничения динамических усилий на звенья производственных механизмов во время торможения.
В качестве примера на рис.3.20 приведены переходные процессы динамического торможения двигателя в разомкнутой системе с синхронной скорости при статическом моменте на валу Мм и угле управления тиристорами ау, равном 35 (а) и 45 (б).
Анализируя рис.3.20, можно сделать вывод, что в сравнении с режимом неуправляемого динамического торможения (рис.3.18.а), в последнем случае происходит снижение значений токов Isa Id (иа 20-25%), электромагнитного момента М (амплитудное значение момента не превышает значения M=2,5M,t). В целом, процесс торможения осуществляется более плавно. Особенно это показательно при большем угле управления (рис.3.20.6).
В целом, из анализа промоделированных процессов динамического торможения следует, что в исследуемой системе АЭП возможно получение эффективного и экономичного торможения.
Из анализа промоделированных процессов следует, что ток возбуждения 1в максимален в конце процесса, находится в пределах (0,5-0,6)/о и отсутствует на значительном интервале торможения вследствие эффекта вытеснения тока. При наличии определенного остаточного потока в двигателе внешний источник постоянного напряжения может не потребоваться.
