автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Статическая устойчивость двигателей-машин с переменными параметрами при частотном управлении

Краснодарский ордена Трудового Краоного Зяаменп политехнический институт

На правах рукописи

ЛДАНИ ИАМДО МУХАНЕД САДИК

УДК 62-83-52:621

СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ДВШТШЙ-ИАШИН С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПРИ ЧАСТОТНОМ УПРАВШИИ

Специальность 05.09.03 - Электротезспггзсгогэ ко.'йыейси л снотеш, шлгггая пх унравяенйо п рогулнрокшЕэ

А ВТОР В Ф В Р А Т

диссертации на сопопанпо ¿пенса отепонп кандидата тсзпппоспкл на^п

1Грасподар - 1992

/ / -• / >

с-

/ '

/ [

КряснсдарсккД ордена Трудового Красного Знамени полягехгага.оггЗ институт

На правах рукописи

АДАНИ МА1Ш МШЩ СМЫК

УДК 62-83-52:621

•СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ Д^АТШИ-ЙАШИН С • ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПРИ ЧАСТОТНОМ УПРАВЛЕНИЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и оистеш, вкляая их управление в регулирование

А ВТ OPE Ф Е Р AT

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

UftforatHaw

as, -лг* '

: "¿ян

отдел иссерт*ций_

Краснодар 19Э1

Работа шшнена в Краснодарском ордзпа Трудового Красного Знеиени подат е хкиче с г.о:.1 институте.

Научннй руЕомдатель; доктор технических паук, арофссоор Б.Х.Гайтор.

Сфщиалышз оппонента: дохтор технических наук, профессор А-В.А.Савдов.

' шцидат технических паук, доцеия Л.Г.СтршлсоЕ,

Водукая оргшшсацкя: Бзесогзяое ааучао-прогзвода^ойншоо

обьедсиенво шюержой щяйггкскпоогв, г.1!оскга.

оалггта состоится .1591 года

Е чао. па Еаоодсаш спгциашозросаапого согата К.053.413.03

в Краснодарской ордена Трудовою Красного Еосгесзасгсокал

шютитуто (Краснодар, ул.Кресш1,1г5, суд.80)

С дпссертащшй ксзно ознакомиться в йгбяготвБЗ Краснодарского

политехнического института. - 350072, Краокодзр, уд.Коскоъзхая, 2

Отешз па автореферат (с дсух даемшухрах) просил шпрсидть со адрссу: 350072, Краснодар, ул.ЫосЕоюкаа, 2, ИИ, уневоцу скфотар».

«17 и

Автореферат разослан "-¿-1—0 —г., г' 1931 Г,

Учснпй секретарь спедвалиаарскшкого совета, к.т.н., доцеаг

В.И.Ло2ш

CEi'ui ХАгЛКТьИОСИЖ

Актуальность темы. Слоягасть производственник механизмов и систем электроприводов, а таюке посшенкые требования к режимом работа Toil или иной системы, делают не эффективным использование традиционных асинхронных двигателей с короткозамкнутими роторами в ряде специальных асинхронных электроприводов, так как они не в состоянии решить важные задачи- и проблемы электромеханики. Это вызывает необходимость в разработке специальных, более эффективных асинхронных двигателей, у которых характеристики и энергетические показатели, а также параметры максимально удовлетворяют требованиям конкретного электропривода как а установившихся, так и в дина -мических режимах работы.

Решение данной задачи наряду с сбщеиэвестнш;! мзтодами-повы -иение частоты питающего напряжения, использование лучзих магнитных и изоляционных материалов, целесообразно и эффективно использовать возможности асинхронного двигателя сочетаться с рабочими машинами путем совмещения рабочих органов этих машин с ротором приводного асинхронного двигателя.

Такое органическое объединение малины-двигателя и иашины-ору-дия,названное двигателем-масиной (Д-U), например, двигатели-насосы (Д-Н), двигатели-вентиляторы (Д-В), двигатели-гидроциклоны (Д-Г), двигатели-сепараторы (Д-С), являются одной из современных тенденций развития основного принципа построения рационального электро -привода, а точнее электротехнической системы: рабочая машина -электрический двигатель.

Электропривод по система двигатель-нашина (Д-М) не имеет промежуточных передаточных звеньев в вида всевозможных редукторов, мультипликаторов, ременных передач, обеспечивает хоросяе масс'ога -баритнко показатели и при соответствующих технических-решениях монет обеспечить пысокио знерготичсскнэ показатели ( 1 ОД, COS V ).

В связи с разработкой рада Д-М, представляющих собой в элек -троиагштгсш отнспении асинхронная двигатель с массивным ротором (ЛДМР), яплязт^хся наиболее типичгши представителем асинхронных двигателей с перемсн:шми параметрами (ЛДПП) при частотном управлении, открылась новая область комплексного исследования системы.

Лсинхротшй электропривод по системе двигатель-матша, являющийся объектом н^'.стояпр1х исследований изучается по теории асин -хрошпас двигателей с переметами параметрами - АДПП, сознавая при

этой, что АДШ1 представляет собой электропривод совмещенной кон -струкции.

Не-смотря на давность проблемы исследования АДОЛ, на пути совершенствования конструкции и методов их расчета, постоянно возникают трудности, ставящие этот класс иашш в рад наименее исследо -ванных в настоящее время. Главная трудность заключается б необхо -дикости учета нелинейности и неоднозначности цагштной характеристики, а следовательно, и вторичных параметров с учетом насыщения.

В работе сделан;. попытка построить общую теори» устойчивости асинхронных двигателей-казин с учетом изменения параметров машшш, параметров ости-частоты и величины питаюцего напряжения и нкгруэ -ки-монента на валу, ямеицего место при частотном управлении.

Проведенные теоретические и вкспзр;шеиталы:ые исследования позволили разработать методику и алгоритм расчзта статической ус-• тойчивости двигателей-ыаиин с пз]екзнкыци параметрами при частсг-ном управлении.

Ь'лльй работы является разработка методики расчета границ устойчивости работы двигателей-малиц с пзременньш параметрами при частотном управлении, выявление функциональной зависимости градац статической устойчивочти системы от параметров двигателя ( сопротивления статора и ротора ), параметров сети (частоты и всличиш пптазц-зго напряжения) и нагрузки (моазнть на валу).

М о то 1.И к а и сс ле до п п.чи й. В работе исследования основывались на аналитических и окспершлонтальнах методах. На базе обобщенной теории электромеханического преобразователя энергии, выбрано цатсыа -тачзскоо моделирование дсигателл-ыгиаинц в трех осях еиз-

щзнних на угол 211/3.

В р.-.о'оте применялась математическая теория устойчивости дви-кекия. С помощью математического критерия Рауса, производился расчет границ статической устойчивости рабрти двлгателя-маашы на базе линеаризованных дифференциальных уравнений математической модели.

Научная новизна. I. Разработала математическая модель ЛДПП при частотном управлении, на базе которой исследованы процессы , происходящие в двигателе-казина При изменении параметров самого двигателя, параметров сети (частоты и величины питавшего иапр/жа-ния) и нагрузки (момента на валу).

2. Исследована статическая устойчивость двигателя-иашины в зависимости от параметров двигателя, сети и нагрузки.

3. Произведено исследование процесса самораскачявания л определено влияние параметров двигателя и сети на границы устойчивости, с проведетаем всех расчетов на ЭВМ.

Практическая ценность результатов работ»

1. В работе предложена и обоснована инженерная методика расчета статической устойчивости АДПП при частотном управлении. Дачная методика реализована. на ЛбН.

2. Произведен анализ влияния параметров двигателя-машны Сак -тивного Я индуктивного сопротивления ротора), а также параметров сети (частоты и велечины питающего напряжения) и нагрузки (момента на валу) на границы статической устойчивости АДПП при частотном управлении.

3. Обобщение и анализ полученных результатов дает возможность на стадии проектирования двигателя-машины судить об устойчивости работы в конкретных режимах эксплуатации. При этом также возможно выбрать те параметра двигателя-машны, при которых он будет рабо -тать устойчиво (бей. возникновения колебаний скорости вращения ро -тора) 4

Апробация работы. На различных этапах выполнения, основные положения диссертационной работы докладывались на: - научно-технических семинарах кафедры электротехники Краснодарского политехни -четкого института (г.Краснодар, 1988-1990г.г.);

- Седьмой Всесовзной научно-технической конференции, "Электропровода переменного ioKa с полупроводниковыми преобразователями" (Свердловск, 1989г.);

- Всесовзной научно-технической конференции "Современные проблемы идектроиеханики'' (Иосква, 1989г.) ;

- Всесоюзной научно-технической конференции по динамическим решзнш! работы электрических маиин и электроприводов (Каунас,1988^.

Публикация. По теме диссертационной работы опубликовано, три пэчатныэ работа.

Структура я обтст работы. Диссертация состоит из введения,пяти глав с зыво&вгл, заключении, списка использованной литературы из. 142 иаииеновакий и приложения. Материал излопен на 18? страницах иагаггописного те?сстй и иллюстрирован 32 рисунками и Q таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . .

Во введенииш обоснована актуальность'-темы исследования,опреде-

лены цель и задача исследования асинхронного двигателя-машины с переменными параметра:«! при частотном управлении. Приведена структура диссертационной работы, сформулирована решаемые задачи и новые научные результаты, полученные при их решении.

Б первой глаге по данным литературных источноков проводится анализ состояния вопроса по определению параметров асинхронного двигателя-машины с переменными параметрами при частотном управлении с учетом насьгдения при постоянных величинах частоты и напряжения питающего сети, а таю " при их изменениях. Здесь ко получены обобщенные уравнения параметров и характеристик АДПД, поз:зол>лцие получить соответствующие характеристики при различных законах частотного управления.

Построены механические и электромеханические характеристики асинхрошэго двигателя-изданы с пореиешшая параметра:-« при частотном управлении с учетом реального предельного насицзиия, а так,«-при отсутствии ка; г,ения.

Во пторпй главе приведены основные сведения необходимые для получения математической нодеш иасщешшх лвигаголай-чецшцкогордо кохпо использовать для исследования статической устойчивости асинхронного двигателя-машины с перемоинъш параметрами при частотно;,: управлении. Математическая модель АДПЛ представлена (¡а рис Л:

с •) с

)

Рис.1

.* равнение Hanp^'.'iït.: коде ч прч ч?стотном уггр5злении с учётом насыгения, т.о. изиенения параметров:

rc dv: cft

Rcíc + Vjb dfj

Vi*- di

гдо уравнения для потозоецзплений" вир&ъаятся завистэстйиа: # ,

J ,£.î )„tгй < mM.í.m'vtMt*

VLA " a1V* ~TMA ^A'ï1*

(i)

.. (2)

Ы р г р1* * Р * * р 2* *

Уравнение двииения:

»

Уравнекиз электромагнитного момента

- полные индуктивности обмоток статора по осяы

- полные индуктивности обмоток ротора по оспы с/^/^с1;

- взаимная индуктивность ыезду обмоткаш статора и ротора! .

(А- ^уУц - относительный параметр частоты штешцзго нап-

с , С рявекия; $ Е - относительный параметр напрякедая ттавцвй.

сета;

^ ~ с'*' ^ ~ относительный параметр

^ абсолютного скольжения;

Нс ~ ""О + В - момент сопротивления Д-41; Р - число пар полэсов двигателя-ыалшны; - момент инерции;

К - коэффициент про по рционал ыюсти ыевду моментом и угловой скоростью вращения; А,В - коэффициенты, подлежащие определению.

/с. .с ,с с Xе* Х^ где =

Ч и ышо// «с ^с

Дифферент?!ал ытис уравнзния модели (I), (3) .оштсыс&щте процес -ей электромеханического преобразователя энергии, пЙГолпэт иссле;— • довать переходима процесса и, как частный случай, установившиеся ревдцы работы.

В третьей главз проведено исследование переходных процессов в АДПП при частотном управлении на база получе:шой математической модели ;вырагекнай через параметры схемы з смещения, которая имеет следующий вид:• .

г

,/Д

Л

-ги

\

Ч1 л V

А „С.1 Л

ь I о

е»

Х°+Х'

«м^-юни

ь

.ЗГ**»"

< ,х

« X

¡X

Xя :АтрЛтР 1

Хс+Х" е!4

у*/» •.

'{'л «Х^ • 1? 1

•II-

х^р^о« Ч ^ ^ • а ^ р

'5 Хр+Х

•^л-й'в-

(б)

'*< х"+хм 1 * г л ¿ V

из Р р

Tyfvn"

dt

y X*4 * ч X

'V Х'+Х*

(I

c_íjc.Íj;c)]~

Cu р »

Уравнение дшагеиия:

" P]fb X*

dt Р }

J СА.

леи,

'с*

fíiY+iY+iY)-

j^*4* V* íV

-Kcü'

(6)

Результаты расчета этих переходаых процессов как олектроцзха-нических, так и электромагнитных получены на ЭВМ в сиде графиков. Дан обширный анализ динамических характеристик при изиеиешш параметров самого двигателя-маиины (Xя, ),а так.~о параметров сети (частоты и величины питающего напряжения) и нагрузки (монета на валу).

Проведенные исследования показывают, что наибольпао слиетне на величину ударных токов оказывает величина активного сопротивления ротора К (при величине ЯР = 10,35 Ом, величина ударного тока ро-3,64 А.. При = 13,35 Ом, величина етого тока

I»3

Ir на

IГл.= 3,13 А. При * 7,35 Ом, эта величина уменьшается до эначз-.р

ния = 4,25 A). t

Наименьшее влияние оказывает значение момента инерции,его воздействие сказывается лишь на время разгона двигателя-ыашкы. Так при величине j = 0,00032 кГм значение "JP достигает уст&новившэго-ся значения очень быстро (0,015 с), а при величине Ó - 0,032 кГц машина разгоняется очень медленно, процесс разгона завершается на интервале времени более 3 с. Поэтому в основном все расчеты произ -водились при номинальном значении моизнта инерции исследуемого двигателя-машины, равного 0,0032 кГм. Таадр подтвердилось при расчета* что величина момента инерции меньше влияет на величину ударных то -

ков статора и ротора, а на вреия пуска двигателя наименьшее влияние оказывает величина номента сопротивления Ь'г,. Это объясняется тем, что у этих типов двигателей мягкие механические характеристики и при увеличении величины Ис величина установивсейся угловой скорости ротора * в значительной степени уменьшается, а время пуска при в тол почта не меняется.

Анализ воздействия параметров питащей сети (частоты и величины питающего напряжения) на характер переходной} процесса показывает, что при увеличении значения относительного параметра частоты А и относительного параметра, напряжения питающего сети У значения ударных токов статора и ротора существенна возрастает. Так при величине 3* =с£='0,2 значение ударного тока статора 1£э= 3,6 А, а значение 1^-0,65 А. ^

При работе двигателя в номинальном рекиио т^есть У = с<,= 1, значение 1уЭ= 5,9{3 А, а значение ударного тока ротора равно 11$ и 3,64 А.

Ь чзтр?ртсЗ глагэ проведен анализ методов исследования устой -члоаст;] работы з~е::"р.ччое:гнх кахгщ з целом и из ¡¡их выбран метод иатенатичзсксго моделирозшсгя, с псгю^ья которого исследована ста -тичбсзсая устойчивость работы АДПП при частотном управлении. Но, как правило, днфференцнзлышэ уравнения, отсивахяро переходные процессы в АДПП, нзлчизйны, а роиенив нелинейных систем диффиринцнальаых урлг -ений щщстагляэт собой рзсша трудную задачу, неимещую уни -ьорсадызвс ¡.'.зтодоп рсаения. Поэтому нэликзйную систему уравнений цглзсообрагио сспсти я хорошо изученной линейной г.истеме (линеари -' зировать).

После линзаризации системы дифференциальных уравнений исследуется устойчивость исходного установившегося реяима работы двигателя мели кн.

Лэбоо бесконечно иалоз возмущение вызывает колебания (малые и гарьганичзскиэ) частоты вращения ротора, а положение ротора в любой ыомзнт времени определяется углом

0 а 0о + Дб , (7)

где 8а - угол, характеризующий установившийся режим; д9 - приращение угла.

Отклонение ротора от первоначального положения на угол Д0 приведет к тому, что все переменные, входящие в систему ди.^ерен -циальных уравнений (5),(6) модели, получат малые при радения и тогда

магматическая модель для пссгедоьания статической устойчивости двигателя-ыа1шш примат следующий вид}

сГ' ох' АА(П X"' -с 4 Xя

X

вй% -с

«Л *

1 Xя ""'с * X

лли)«,

X ,дТр к-р < -Р.

-

я*'

рС

< х

/д

р

¿¿и: ;

еЗЩ 6Ъ

„«• р .Г ^

^ ' АТ А / _С 4 -С.1

-л*;);

лаг

ж

х .т* ХЧ М „с 1 -С.

лиг ,

X* „р

К-К-К;

дсо .

Уравг?ешв движения;

'Л'

¿с*

Р\/з

2 «.ДШ

Л

+дГХР)]- [ -

-О+вИ -КАо/.

(9)

Таким образом, уравнения (в) и (9) полностью описывают режим малых гармонических колебаний ротора двигателя-машины с переменными парейетрами при частотном управлении.

После прозэдедал процесса линеаризации и получения модели годной дяя исследовали.-. устойчивости, разработана методика расчета границ статической устойчивости на базе полученной модели, для чего линеаризованная система дифференциальных уравнений приведена, к следу ющецу общему виду:

ну.

>

(Ю)

где 1-1,2,3,—-,т ; ¿=1,2,3,.....,П;

011 - постоянные коэффициенты,зависящие от параметров мшпины; XI - переменные, характеризующие состояние машины при малом возмущающем воздействии. Для проведения анализа устойчивости данной системы с помощью

алгебраических игтодоз необходимо буислить кор.«* хграктогисти".?? -кого уравнение.. Но гак как расчёт корней характеристического многочлена является трудоёмкой задачей, были разработки алгебраньескле критерии, с помощью которых решаются и анализируется вопросы'устойчивости без вычисления корнзй характеристического уравнения. Этим:: критериями являются критерии Гуыщц и Рауса.

Критерием Гурпицд решать данную систеыу ко рекомендуется, так как отот критерий используется для уравнений небольшого парадка (третьей к четвертой степени).

Критерий Рауса, является' более удобным для систеы высокого порядка с численно оздандаги параметрам и, следовательно, козффици -ентачи характеристического уравнения. Поэтому вопросы устойчивости для исследуемой системы решаются критерием Рауса.

Для решаемой оацачи системе уравнений .иодел:: будет соотБетст -вовать характерестичзское уравнение седьмого порядка вида:

а0р+а,рЧо/^а/^а,р+0/'+авр+а?=о . ш>

В табл.1 приведён критерии Рауса для уравнения (II), число . строк в которой должно соответствовать порядку ,( П + I). Алгоритм составления" таблицы и расчет её коэффициентов начинается с влемен -тов первой строки, где все они с чётшьм индексами, а олемснты второй строи! - с нечеткими индексаиа. '

Таблица I.

Номер строки Номер столбца

1 г 4

ал а* 0; ¿¡я

а. а*

I ■ О

2 с„=а3-а<-сгз/с,з С ю*бвАагСя»/1В,з О

з • С<5=Сг С^-См-С^/Сп о О

4 о <у

5 О о О

6 С,а=Саб О ■' • 0 О

7 О ' 0 О О

По Раусу требования устойчивости формулируются следующим обра-

зом: для выполнения условий устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы все коо;£ф!Ц;-:енты первого столбца табл.1 были положительные величины, то есть:

С„>0; С1Ц70; 0; С16>0; С,,>0; С„?0 . (К)

Устойчивость работы нарушится, если один из этих коэффициентов станет отрицательным.

Для Д2нгате.зя-:!ал!икы с переменней параметрами граница стати -ческой усто.'чивоста его работы будет соответствовать тем значениям пара;.:-1)трэв • рар;:сч:1л (II), при чоторих одни из коэффициентов первого столбца »»СяЛ будет обращаться в ноль.

Границу статической устойчивости, соответствующей процессу са-«ордскйчасеиия (сгно !Озбуядшаг.'лгея трсодические колебания скорости г>ул.-^еьля ротора Д-М), «с-.-но ниДтд чо анализа ког.-йицчентов табл.1, гдэ граница ссисраск:.чиг.эния буд;т соогзетствопать обращению в ноль коэффициента С13 данной таблицы.

При пересечении границы самораскачивания в табл.1 коэффициент С^ «игагавятся отрицательнш, а точка соответствующая границе само-раскачигания, будет находится кедду-точками до и после изменения знг.ка коэффициента , При этом, точка соответствующая границе сагмраскачизплия, фиксируется и используется для графически:-: но^Го-едай границ статической устойчивости.

Определение функциональной зависимости изменения параметров (Чй1И-<1Теля-!!П!':'!н;.! и сют,сние границы статической устойчивости его работы мохно произвести з плоскости двух параметр в, где по одной осп откладывается параметр, характеризуй:^;* установившийся режим, а по другой.оси - изменяющийся параметр двигателя.

Оценка влияния каждого параметра в отдельности на статическую устойчивость двигателя-малины с переменными параметрами при частотном управлении проводилась на ЭВМ.

На рис.2.приведены области статической устойчивости двигателя-ыатны при частотном упразлеготе со следующими параметрами статора и ротора: 7,031 Ом; = 4,33 Ом; Др = 10,35 Ом; ХР = г,590м

При данных параметрах и при питании дзигателя от регулируемого источника питания получаем, что двигатель-машина с момента его частотного пуска от тиристорного преобразователя частоты Т111 и до достижения частоты f = 10,5 Гц., а напряжений и = В (область I на рис£) будет работать нб-устойчиво. При дальней®«* увеличении значения частоты и величины питавшего напряжения (-р = 13 Гц;

У = 57,2 В) двигателъ-мьшня начинает работать усгсичисо и про-

iß

Iß

iß V

Cß <v< M«o A"

Им i

I 2

/

(\ /

// ■

/

0,2 0,4 0.6 0.0 <0

ни

4ti "

/

//

7

g

Я

Œ

/

ом

* я

fi 5 « rt /8 f» £0

■ ' ............

Рис. 2. Зависимость ht<= Vf¿*,ot) Pao. 3. Зависимость M^VfR'í

0 9

fi' ?

6 S 1 3

г с

Ом

о,г е,ч цз

-—-

Рйо. 4. Згшгсшооть Мй -43V¿e) Рио. Б. Загжнагаоть К'У-'Н'^')

0,8 <о -Л.*,

цесс самораскачивания ротора исчезает. Отсада следует, что за пределами, когда величина относительного параметра частоты питающего сети с< 2-0,21 (область П на рис.2) двигатель-машина будет работать устойчиво.

На рис.3 рассмотрено несколько вариантов, когда двигатель питается от нерегулируемого источника питания.

В первом варианте (см.кривую Г), когда 21 = с<. = 0,4 (то есть ~ ¡¿0 Гц; и - 88 В) можно выделить две характерные области работа двигател/.-маиины. При пуске с заданными параметрами машины и варьируя величину активного сопротивления ротора, получим, что двигатель работает неустойчиво при малых значениях величины Й р ( 3,25 Ом). За этими пределами двигатель-машина приходит в

нормальны"! устойчивый ре:;с.м и исчезает процесс самораскачиваиия ротора.

При ? =« = 0,6 (то есть ■р = 30 Гц:, и = 132 В) (см.кривую ?. рис.3), получим, что границы устойчивости работы Д-М оказались за проделали величины 4,4 0:л). Ото означает, что Д-М будет рабо-

тать неустойчиво в области Р.р-4 4,4 Ом, а при 4,4 Ом, Д-М приходит а нормальный устойчивый режим-(область П рис.3).

При условии, когда У = <Х = 0,8 (то есть -р - 40 Гц; У я 176 В) (сн.кривую 3 рис.3) область не-устойчлвой работы перемещается в область большего значения ( 4,92 Ом. За этими преде 1К1«1 при - Я Ь 4,92 Ом двигатель будет работать устойчиво.

В номинальном р-зжимб при 3" = сС= I (то есть -р = 50 Гц; и = 220 В) (см.кривув 4 рис.3), подтверждается рдаее установленная закономерность, согласно которой область неустойчивой работы Д-!1 (процесс са-чораскачйпания) перемещается в сторону большего значения ¡1 и Д-Ы д о тем случае будет работать неустойчиво до величины 8 5,35 О?!, а при Д'^» 5,35 Ом процесс самораскачивания не будет возникать и Д-М будет работать устойчиво.

Исследование влияния индуктивного сопротивления рассеяния ро -тора /<" иа границы устойчивости показаны на рис.4. Здесь из графиков аидко, что а ростом величины X область неустойчивой работы двигателя несколько увеличивается (расширяется) в сторону увеличения значения частоты ( С4).

При й* » ©С» 0,4 (см.кривую 1 рис.4) граница статической устойчивости восстанавливается при 1,46 Ом. При величине X ¿г 1,48 Ом - область неустойчивой работы Д-М.

При увеличении параметров сети до величины 8" = сС я 0,6

(то сеть f =30 Гц; и -- 132 В) область неустойчиво:: работы Д41 Солее расширяется л граница статической устойчивости работы Д-М вое -станавлпвается ь пределах X £ 1,96 Ом (см.кривую 2 рис.4).

При дальнейшем увеличении параметров сети до У = с* = 0,8 ( то есть f = 40 Гц; и = 1.76 В) и варьируя величину Хр , полу -чим границу статической устойчивости в пределах Хр> 2,41 Ом (см. кривую 3 рис.4), то есть область неустойчивости больше расширяется.

При работе Д-М в номинальном режиме ( Ъ" = С*. = I), область неустойчивой работы расширяется, так как с увеличением частоты и величины питающего напряжения увеличивается значение х'нграшца статической устойчивости работы Д-М восстанавливается при величине X > 2,57 См (см.кривую 4 рис.4).

На рис.о изображена зависимости активного и индуктивного сопротивления ротора от параметра питающего сети ХР, = V ( 81 , & ), обеспечивающие устойчивый режим работы.Д-Ы с переменными параметрами при частотном управлении.

Обобщая вез полученное, можно утверждать, что учеличение величины г}^ в пределах больше номинального нецелесообразно, так как . это влияет на величину напряжения и момента, развиваемого Д-М, а также на величину X' , где его увеличение в' больших пределах дает отрицательное воздействие на работу Д-Й, так как увеличение Хр приводит к уменьшению перегрузочной способности Д-М с переменными параметрами при частотном управлении.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований параметров и характеристик Д-М с переменными параметрами в установившая и в переходных режимаж работы, даны рекомендации по проектированию параметров Д-М с переменными параметрами. ■

Экспериментальные исследования показали,• что из трех применяемых методов по определению параметров двигателя, наиболее точным по результатам оказался метод непосредственного измерения ЭДС (потока) с помощью измерительной обмотки, расположенной в воздушном зазоре.

Построение механических характеристик Д-М с переменными пара -метрами экспериментальным путем подтвердило хорошее совпадение результатов расчета в теоретическом и экспериментальном плане, ' расхождение между ними нз более 1235.

В приложении приведены тексты программ расчета переходных процессов и статичзской устойчивости двигателл-каиины с переменными параметрами при частотном управлении, выполненных н^алгоритмичзсксм языке Фортрон ЕС-1036 зам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Постановка задач настоящего исследования закономерно вытекает из объективной необходимости развивать и совершенствовать злектрэ -механические системы совмещенной конструкции с заданными функцио -лальными свойствами.

Народнохозяйственное значение результатов исследования заклю -чается в достижении системного подхода к проектировании электроне -ханическсй системы "асинхрошшй двигатель-производственный механизм (Д-МУ^с макс.-.малыю упращенной кинематической схемой.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. В случае независимого и произвольного изменения параметров сети-частоты и величины питаемого напряжения, проведено обобщение уравнения электромеханического преобразователя энергии (БЬШЭ) и на этой основе получена математическая модель частотно-управляемых АДПП позволяющая исследовать работу двигателя при том или другом режиме работы, а также его статическую устойчивость.

2. Получены обобщенные уравнения параметров и характеристик ЛД1Ш при частотном уравнении с учетом насыщения двигателя.

3. Ёыведены уравнения и построены механические и скоростные характеристики при различных соотношениях частоты и напряжения с •/чо"--' реального насыщения.

4. В качестве модели позволяющей исследовать АДПП в переходных режимах, использовала пространственная модель в з:торможенной трехфазной системе координат d , ja , 5* . Показано, что уравнения ЗМПЭ

з установиваемся режиме преобразуются в классические уравнения, опи-шпгйщие схему замещения асинхронного двигателя-масины с переменными пракетраки.

5. Проведен анализ, переходных процессов, происходящих в машине

[ исследованы степени влияния различных параметров двигателя-машины, i именно: частоты и величины питающего напряжения, момента инерции, [араметров статора и ротора на динамические характеристики АДПП. Tai; гря пропорциональном законе частотного управления 4/?iC0nst, величи-а частоты штеащэй сети f оказывает наибольшее влияние на вели -ину ударного тока. Так при ( f » 10 Гц; U = 44 В) значение дарного тока статора состовляет Icvg » 3,6 А, а величина ударного ока ротора равна J^j = 0,65 А. При увеличении частоты и величины итащего напряжения до номинального ( -р » ЬО Гц; U = 220 В)

величина ударного тока статора достигает значения l^* 5,9 А, а величина ударного тока ротора — = 3,46 А.

6. Дан анализ и разработаны методика й алгоритм расчета статической устойчивости асинхронного двигателя-машины с переменными параметрами при частотном управлечии, которые реализованы в виде программ на ЭВМ на языке Фортран.

7. Проведен анализ процесса самораскачивания,, происходящего в Д-М при оценке влияния параметров двигателя, параметров сети (U ,f ) и нагрузки (Мс) на статическую устойчивость двигателя.

8. Все теоретические исследования Д-М при частотном управлении' подтверждены экспериментальными исследованиями. Степень расхождэ -ния расчетных и экспериментальных результатов нэ превьшает 12?.

Главны" результатом работы является развитие теории двигате -лей-машин с переменными параметрами при частотном управлении, разработка методов расчета статической устойчивости и. создание алго ритма расчета границ статической устойчивости Д-Ы с переменными параметрами при частотной управлении.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: , .

I. Гайтов Б.Х., Тортопиди H.A., Адани. М.М-С. Развитие конструкции и методов расчета АДПП I» тез. докл. на Всесо-юзн.иаучн.техн.конф. "Современные проблемы электромеханики"- Москва, МЭИ, 1989 - 4.1 - C.II-I2.

2. Анализ устойчивости АДПП при частотном управлении II Гайтов Б.Х., Адани М.М-С., Тортопиди И.А.; Краснодарский политехи, ин-т - Краснодар, 1990 - 11с - деп. в Информэлект^

Адани Ы.М-С., Тортопиди И.А.; Краснодарский политехи, ин-т - Краснодар, 1990 - 13с - деп. в Информэлектро 17.08.90г., » 112 ЭТ.90.

схэп кус оайа^г&тнрига.