4.2. Статические характеристики асинхронного электромеханического преобразователя при питании от источника тока

  Преобразователь частоты, используемый в регулируемом электроприводе, может работать в двух режимах: источника напряжения и источника тока. В последнем случае в фазах электродвигателя формируются токи, которые не зависят от режима работы машины и её параметров, а определяются только сигналом задания. Величина тока определяется напряжением задания тока U з.т , а значение напряжения частоты - напряжением задания частоты U_з.ч (рис. 4.2).

  На основании схемы замещения можем написать:

  Схема замещения фазы и векторная диаграмма для режима питания асинхронной машины от источника тока будут иметь вид (рис. 4.3 а и б)

  Зависимости и имеют вид (рис. 4.4):

  Намагничивающий ток, равный току I₁ при , с увеличением тока ротора непрерывно уменьшается, стремясь к значению:

  Таким образом, при питании машины от источника тока вследствие размагничивающего действия тока ротора ток I_μ и магнитный поток Ф_μ изменяются при изменении скольжения s_ав широких пределах. При питании от источника напряжения намагничивающий ток примерно постоянен, т.к. его изменение обусловлено лишь изменением падения напряжения на сопротивлениях статора, которые невелики. Размагничивающее действие тока ротора в этом случае компенсируется соответствующими изменениями тока статора. В режиме питания от источника тока I₁=const и размагничивающее действие тока ротора проявляется в полной мере.

  Вследствие этого при анализе механических характеристик в режиме питания от источника тока надо учитывать влияние магнитной цепи машины.

  Аппроксимируем Ф_μ=f(I_μ) двумя прямыми (рис. 4.4б).

Будем считать, что при магнитная цепь машины ненасыщена и (прямая 1), а при - насыщена и (прямая 2).

  Так как , то при магнитная цепь ненасыщенна при любых значениях s_а и . Тогда статические механические характеристики определяются зависимостью:

  где

  На рис. 4.5 а представлено семейство механических характеристик асинхронной машины при питании от источника тока , соответствующих ряду значений частоты при .

  Из графика ω=f(M) видно, что при изменении частоты форма характеристики не меняется, изменяется лишь скорость идеального холостого хода ω₀=2πf₁/p. Величина критического скольжения значительно меньше величины , соответствующей случаю питания машины от источника напряжения, т.к.:

  При значение М_k невелико, поэтому для получения такой же перегрузочной способности машины, как и в случае питания от источника напряжения, необходимо выбрать значения I₁, превышающие в несколько раз.

  При и идеальном холостом ходе магнитная цепь насыщена, поэтому при малых значениях можно без большой погрешности принять

  С ростом скольжения намагничивающий ток уменьшается. Однако до значения , равного , при котором , насыщение сохраняется. В области больших скольжений ( ) ток , возрастает и приближённо можно считать .

  Следовательно, при в области реальная форма кривой ω=f(M) значительно отличается от приведённой на рисунке, а при больших скольжениях ( ) магнитная цепь не насыщена из-за размагничивающего действия тока ротора и реальная механическая характеристика мало отличается от расчётной.

  Принятая аппроксимация кривой намагничивания асинхронной машины позволяет приближённо оценить влияние насыщения на вид механической характеристики, которое соответствует области малых скольжений, т.е. её рабочему участку. При насыщении и ЭДС . Поэтому

  где

  Для оценки влияния степени насыщения на вид механической характеристики машины построим ω=f(M) для токов (кривая 1), ( кривая 2), (кривая 3) без учёта насыщения (рис. 4.5б). На полученном рисунке построим, пользуясь последним выражением для механической характеристики, зависимость ω=f(M) с учётом насыщения (кривая 4). Здесь же изобразим реальные механические характеристики (кривые 5,6,7), соответствующие указанным выше токам.

  Анализ полученных характеристик показывает, что при I₁= I₁₁ кривая 1 сливается с соответствующей реальной характеристикой 5, т.к. граничное скольжение в ненасыщенной машине равно нулю. С увеличением I₁ и, следовательно, возрастанием увеличивается зона, где на вид механической характеристики оказывает влияние насыщение. Увеличение I₁ приводит к увеличению критического скольжения.