CC BY
8
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1968
Том 190
ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ЭМУ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ
М. Л. КОСТЫРЕВ, А. И. СКОРОСПЕШКИН
(Рекомендована семинаром кафедр электрических машин и общей электротехники)
Бесконтактный электромашннный усилитель (БЭМУ) переменного тока Г1, 2] может работать в режиме усилителя-'преобразовятеля в высокоскоростном электроприводе или в режиме автономного генератора. При пуске питаемого асинхронного двигателя напряжение БЭМУ, как и любого генератора переменного тока, может резко изменяться, что существенно влияет как на процесс пуска, гак и на работу других потребителей, питающихся от БЭМУ.
Коэффициент мощности асинхронных двигателей при пуске незначителен (соэ фк = 0,2—0,35), поэтому их можно рассм'атривать во время пуска как чисто индуктивную нагрузку.
Напряжение на выходе БЭМУ восстанавливается € помощью быстродействующей схемы фазового компаундирования. Такая схема дает максимальный провал напряжения в первый момент пуска, когда обратная связь еще не успела сработать, после чело напряжение быстро восстанавливается до номинального (рис. 1).
В связи € этим максимальный провал напряжения на выходе .БЭМУ при пуске питаемого асинхронного двигателя можно оценить.
Рис. 1. Выходное напряженке и ток компенсационной обмотки БЭМУ при включении номинальной индуктивной
нагрузки
рассмотрев переходный процесс включения индуктивной нагрузки усилителя без обратной связи и постоянном напряжении возбуждения. Дифференциальные уравнения БЭМУ с учетом начальных условий з операторной форме для комплексных относительных величин [2] запишем в следующем виде:
Ц^Р) + рх|Х|0 + рХдЛо
Р^АиЬо + Р1ГЬ0_
рХшг^о
rf + Xf(p + ]) pXmt_
О
xrai(P + ]) rr + Р*г XmilP+Jd-S)] 0
PXffl2
rs+x[p+j(l-s)
If(P) IR(P)
Is(p)
Индуктивное сопротивление цепи статора
X = XL + Xs,
где
xl — сопротивление нагрузки,
If о и Ir0 — значеЛя токов возбуждения и ротора в момент включения.
Пренебрегая активным сопротивлением ротора, из режима холостого хода БЭМУ получим:
т Uf т _ Uf xmi
Ifo L • JRo - — —x-
Tf Tf Лг
Определив приближенное значение корней соответствующего характеристического уравнения, запишем определитель системы уравнений (1) в виде
А = xfxrxTVTVap(p + b + ])[р + J(1 - s)],
где
1,1 1
а =
b =
Т'гТг 1 TfT'r T'fT'r 1/1 1 , 1 \ 1
a [ T'fTfTr 1 T'fTrT'r 1 TfTrTs ; T •
X
T' (y 1 T' - (v xhlh\ 1 T 3
Изображение напряжения возбуждения по Карсону
Uf(t) = Uf-e~ J"(tf8i) --Uf-P— .
P -r J
Напряжение на выходе БЭМУ из уравнений (1)
и(Р) = — хь[р + j(l - s)l?s(P) = _ Uf>mixm2XL [p + j(l -- s)J / p
XfXxrT fT'fa
+ J(l-s)j/ p Л
(P + Ь т j) \p + j / (2)
Перейдя от изображения к оригиналу и пренебрегая величинами второго порядка малости, получим
11(1) гг 8и5.А[5т(1 + 8,) +]соз(1 + З^],
где
и,
хгххгТ'гТ>
А =
1 - I 1-Щ- I е Т
1
--^г е
После обратных преобразований фазное напряжение действительной машины
иа(0 = б^АвШф + 8Х + 82). (3>
Если пренебречь влиянием активных сопротивлений г3 и гг на амплитуду напряжения, то
Т^ \ -А
^ т
им Ж 811,
1
1 -
т
БШ^ + + 02).
Определим изменение огибающей напряжения на выходе БЭМУ в момент включения ненагруженного БЭМУ на индуктивную нагрузку. Из режима холостого хода [¡2]
81^Хт1Хт2
и,
ггх,
При включении в момент 1=0 огибающая напряжения
_ 5и|хп11хт2хь
и
(1 = 0)
xfxxгт/r•a
Изменение огибающей напряжения
^ — 0(1^0)
ди,
-1 —
Хь Xf
и0 ' х{хТ'га
о 2
Х-ХГХ8 X"m2Xf Х-т1Х5
х{хг(х8 + Хь) — х2тщ ~ Х2т1(х8 + Хь) Полные сопротивления ротора 'и статора
Хг = Хт1 Хт2 + ХаГ,
Хаг — Хап Х{уГ2,
X = Хс
Хь = Хт2 Хстд Х^ Xf ^ хт1. С учетом этих выражений получим
I " Хд|-
ди
Ха§ | Хаг -[— XI,
(4)
Формула (4) для расчета начального провала напряжения была проверена на апыт-е. Для макета БЭМУ (300 ва, 200 гц)
Хаг = 0,3 о. е.
.аз
ди
0,3 + 0,14 0,3 + 0,14 + 1
0,14 о. е. = 0,305.
Из осциллограммы рис. 1 Ди— 0,4. Известно, [3], что п.ря включении номинальной индуктивной нагрузки автономного генератора допускается
Ди < 0,25.
Поэтому из условий динамической ¡перегрузки допустимое значение сопротивлений рассеяния БЭМУ в относительных единицах
(хс5 + хаг)< 0,3. (5)
Выводы
1. Провал напряжения на выходе БЭМУ с фазовым компаундированием при включении индуктивной нагрузки определяется в основном индуктивным сопротивлением рассеяния обмоток ротора и выходной обмотки.
2. Получено условие динамической перегрузки БЭМУ (5), которое следует использовать при проектировании.
ЛИТЕРАТУРА
1. Е. Mishkin. Poly-field Alternating-Current Induction Machines. Патент США, In« 2966623, 27. Ii2. I960;
.2. M. JI. К осты рев, А. И. Скор о с п е ш к и б. Вопросы теории бесконтактного ЭМУ переменного тока. В настоящем сборнике.
3 Г. А. М е л е ш к и н. 'Судовые синхронные генераторы с автоматической регулировкой напряжения. Суддромгиз, 1962.
