Особенности электромеханического преобразования энергии и

Особенности
электромеханического
преобразования энергии и
предельные характеристики
вентильно-индукторного
электропривода
Бычков М.Г., Красовский А.Б.,
Кузнецова В.Н.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
(Pэл.ф) = (eфiф)
Pмех = Mэм w
- мгновенные
электрические
мощности фазных
обмоток
Wмаг —
магнитная
энергия
- механическая
мощность
в объёме активных
частей машины
eф= dYф/dt - суммарная индуктивная ЭДС, наводимая в витках фазной обмотки
dWмаг = [(Pэл.ф) — Pмех] dt
M эм  Wмаг  Y const
ТРАДИЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Пульсирующие магнитные
поля фазных обмоток
Вращающееся магнитное поле
Wмаг  const
Схема замещения фазы АД
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В
АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ
Векторная форма
уравнений АД
Осциллограммы пуска АД
Токи
Мощности
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В
АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ
Осциллограммы пуска АД с присоединённым моментом инерции
Мощности и скорость
КОНФИГУРАЦИИ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ
ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫХ МАШИН
Zs/Zr =
= 4(6/4) = 24/16
• Неравное число зубцов статора Zs и
ротора Zr
• Сосредоточенные фазные обмотки
• Отсутствие магнитной связи между
фазами
• Питание прямоугольными импульсами
напряжения
Неприменимость концепции
вращающегося магнитного поля
БАЗОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ
Линейная модель фазы ВИМ
1  2  1
2 
M  2
   Iwк  
2    2

IУСТ
U фаз
 2
wк  w  ( 
)

БАЗОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ
Упрощенная модель общего насыщения магнитопровода
M 1 2
2
 2
нас
 min
1 

 2 

2(  2  1 )   нас  нас  max 
M пред
2
 1
нас
1 



2(  2  1 )   min  max 
БАЗОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ
Упрощенная модель локального насыщения зоны
перекрытия зубцов
1
 
2
M   ( I нас w)  I нас w( I  I нас ) w
2
 
  1
i  I1  ( К   1)( I уст  I нас )
 2  1
Uнас = Iнасw2wd/d
УТОЧНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
НАСЫЩЕНИЯ ВИМ
ВИМ 24/16
согласное
соединение
катушек в фазе
Зона
локального
насыщения
Зона
общего
насыщения
МОМЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ВИМ 24/16
Без
перекрытия
зубцов
Частичное
перекрытие
зубцов
ДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ КОММУТАЦИИ ФАЗЫ
ВИМ 24/16
1250 кВт, 200 об/мин
Безтоковая
пауза
Закорачивание
фазы
ВЛИЯНИЕ ОБЩЕГО НАСЫЩЕНИЯ И УГЛОВ
УПРАВЛЕНИЯ
ПРЕДЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
40
I, A
Ia
35
Ib
n = 1620 об/мин
Ic
30
25
20
точка предельного режима ВИП 12/8
15
10
5
0
0
2
4
6
8
t,10
мс
ПРЕДЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Показатели предельного
режима максимальной
выходной мощности
Ограничение
максимума фазного
тока
ВЫВОДЫ
1. Функционирование вентильно-индукторного электропривода
не соответствует концепции вращающегося магнитного поля
2. На низких скоростях нет строгого ограничения по среднему
значению вращающего момента даже при наличии зон общего
насыщения участков магнитопровода
3. На высоких скоростях форма импульсов фазных токов и
среднее значение момента определяется отношением
напряжения к частоте и углами включения, закорачивания и
отключения фаз
4. Предельные механические характеристики получаются при
длительности протекания фазного тока 360 и опережающем
включении фазы.
5. Диапазон регулирования скорости с постоянством выходной
мощности определяется предельной механической
характеристикой максимальной мощности и дополнительным
условием ограничения максимума фазного тока