Оптимальный вариант асинхронного двигателя двойного питания по энергетическим и перегрузочным характеристикам

Сонин Ю.П.; Гуляев И.В.; Асташкин В.В.; Толстиков Д.В.

д

1

Д2

А,.

(-1)1 (а 12 + Ь1кр2)...(а1п + ^крп) (~Ь2(а22 + Ь2кР2)--.(а2п + Ьгкрп)

Ь„(а„2 + Ьпкр2)...(апп + Ьпкрп)

(аи + ^крО-Ь^.^ахи + Ь х крп)

(а21 + Ь2кр1)-Ь2...(а2п + Ь2крп)

♦ ♦

(аП1 + Ьпкр1)-Ь

+ Ь„крп)

♦ • • •

(ап + Ь1кр1)(а12 + Ь!кр2) ..-Ь1

(а21 + Ь2кр!)(а22 + Ь2кр2) ..-Ь2

• •

(а„1 + Ьпкр1)(ап2 + Ьпкр2) ...-Ьп

Если коэффициенты оптимального регулятора кр1| кр2, крп рассчитаны

неверно, то левая часть формулы (6) не будет равна правой в пределах, превышающих заданную погрешность расчета аналитических выражений формулы (6).

Таким образом, имеем конструктивный прием аналитического контроля решения задачи оптимальной стабилизации линейного стационарного объекта общего вида (1) со скалярным управлением.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Афонин В. В. Некоторые аналитические соотношения в задаче оптимальной стабилизации объектов последовательной структуры // Расчет и конструирование преобразовательных устройств / Мордов. ун-т. Саранск, 1989. С. 71 — 75.

2. Красовский Н. Н. Проблемы стабилизации управляемых движений // Малкин И. Г. Теория устойчивости движения. М.: Наука, 1966. С. 475 — 514.

ОПТИМАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ И ПЕРЕГРУЗОЧНЫМ

ХАРАКТЕРИСТИКАМ

Ю. П. СОНИН, доктор технических наук, И. В. ГУЛЯЕВ, кандидат технических наук, В. В. АСТАШКИН, аспирант, Д. В. ТОЛСТИ КОВ, аспирант

Одним из вариантов обобщенной электромеханической системы [2] является частотно-регулируемый асинхронный двигатель двойного питания (АДДП) (рис. 1), у которого, как и у

обычного асинхронного двигателя (АД), ведущим звеном является обмотка статора, питающаяся от преобразователя частоты (ПЧ8) с выходным автономным инвертором тока с двухступенчатой искусственной коммутацией. Ведомое звено АДДП — обмотка

ротора, питающаяся от ПЧГ с выходным инвертором напряжения с широт-но-импульсной модуляцией (ШИМ), управляемым от датчика фазы напряжения указанной обмотки. Таким образом, частота напряжения ротора АДДП, как и у АД, задается вращающимся магнитным полем статора, а величина результирующего магнитного потока в воздушном зазоре машины поддерживается неизменной за счет регулирования амплитуды напряжения

В. В. Асташкин, Д. В. Толстиков, 1998

Рис. 1. Частотно-регулируемый асинхронный

двигатель двойного питания

ротора с помощью инвертора напряжения (ИН) с ШИМ.

Основными недостатками частотно-регулируемого асинхронного коротко-замкнутого двигателя являются его пониженные энергетические, пусковые и перегрузочные характеристики [1]. Управляемый асинхронный двигатель двойного питания в контактном и бесконтактном (БАДДП) исполнениях может быть лишен этих недостатков. При этом во всем диапазоне частотно-регу-лируемого двигателя подобного типа можно поддерживать постоянство cosy? = 1 и результирующего магнитно-

го потока в воздушном зазоре машины

= const.

Оптимальным вариантом АДДП по энергетическим и перегрузочным характеристикам является частотно-регу-

лируемый АДДП с поддержанием cosy? = 1 и постоянства результирующего магнитного потока (Ч^ = const)

во всем диапазоне регулирования скорости вращения.

Для контактного варианта АДДП (см. рис. 1) система уравнений электромеханического равновесия в установившемся режиме работы следующая:

(1) (2)

(3)

(4)

U = (г + jvx^) i + jHPa; Uf = (rf + js0xf<7) if + js0Wa;

= xaf(i +" if);

M = RejC^/l),

ще U, Uf

результирующие ком-

плексные функции напряжений обмоток статора и ротора; I, If — результирующие комплексные функции токов обмоток статора и ротора; г, т§ — активные сопротивления этик обмоток;

^ОУ Xfcr> ^

*f

индуктивные сопротив-

ления рассеяния обмоток и их сопротивления взаимоиндукции, соответствующие базовой частоте cdq; — результирующая комплексная функция магнитного потока воздушного зазора; М — электромагнитный вращающий момент АДДП; v, s0 — относительные

угловые частоты соответственно напряжения статора и напряжения обмотки ротора. Причем v = vr + sq, где vr —

относительная угловая частота вращения ротора.

Из (1) при U = жании U/v - const

U, i = I и поддер-

W

tga

U-rl vx^

(5)

^ X(jl cosa

потокосцепления

(6)

при U/v

заданных значениях U, I, v и «const позволяет определить ap-[т вектора тока ротора Ь:

tgaf

Ч^ sina

Уд cosa + xafl

(7)

и его модуль

I

f

W<j sina xaf sinaf

После подстановки в (2) комплексных величин If, W<j и частоты сколь-

ф

жения s0, соответствующих номинальному режиму базовой машины АДДП, дпределяем вектор напряжения ротора Uf. В дальнейшем при изменении нагрузки АДДП аргумент вектора Uf принимается неизменным — <5 = const. При этом находим величину частоты скольжения ротора из выражения

и частота вращения ротора двигателя

-s0. (11)

Электромагнитный вращающий момент АДДП при « const

M

2х„

sin 2а.

(12)

_ I

По выражениям (5) — (12) рассчи-механические характеристики e f(M) при допущении посто-

таны

АДДП кг

tg<5

[rflfsinaf + so(xfalfcosaf + rflfCosaf + so(xfaIfSinaf +

+ W^cosa) ] + W^sina)

(9)

откуда

s,

rf(cosaftg<5 - sinaf)

XfaIf [sinaftg<5+4/<5(sinatgâ-cosa) ]

(10)

янства электромагнитных параметров обмоток, представленные на рис. 2 (при U-Uh; U-0,75 Uh; U-0,5 Uh; U - 0,25 Uh). Расчет предлагаемого варианта АДДП произведен с использованием программы обработки электронных таблиц Quattro Pro for Windows, разработанной фирмой Borland.

Анализ указанных характеристик АДДП свидетельствует о высокой перегрузочной способности, превышаю-ей перегрузочную способность базового двигателя 4АНК355М8УЭ почти в 2,5 раза.

Рис. 2. Механические характеристики АДДП; vv = f(M3M)

Реализация АДДП с поддержанием cosy? = 1, Ч;<5 = const и U/v = const воз-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

можна только при питании обмоток при д — const,

Таким образом, частотно-регулиру-

емый АДДП с поддержанием cosy? = 1

= const и U/v = const

статора и ротора от соответствующих преобразователей частоты с выходным инвертором тока с искусственной коммутацией.

оптимально использует активные материалы машины и имеет наилучшие показатели по энергетическим и перегрузочным характеристикам.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоиздат,

1982. 216 с.

2. Копылов И. П., Сонин Ю. П., Гуля-

ев И. В., Байнев В. Ф.

ханическая система //

№ 2. С. 2 — 4.

Обобщенная электроме* Электротехника. 1995.

В. Б. МАХАЕВ, кандидат искусствоведения, Л. В. МИТЯКИНА, старший преподаватель

Современная городская среда создана для активных, здоровых людей. Культура и быт, ориентированные на эту „норму", враждебны по отношению к другим слоям населения. Практика изоляции людей с ослабленными физическими возможностями от активной жизнедеятельности утверждает в сознании инвалидов и престарелых некоторую неполноценность. В этой связи городская^ среда функционально и эстетически должна быть обращена к представителям всего социального спектра. Пространственные элементы и приватной, и общественной сфер обязаны быть удобными как для молодых, работоспособных, так и для больных, пожилых людей. Задача дизайнера — таким образом усовершенствовать пред-метно-пространств енную среду, чтобы уравнять функциональные возможности физически ослабленных людей и остальных групп населения, что в конечном счете освободит их от ощущения ущербности.

В экономически развитых странах проектирование комфортной среды обитания для пожилых людей давно стало актуальной задачей. В Швеции уже в

середине 1960-х, а в США в 1970-е гг.

на основе эргономических разработок дизайнера Р. Фаста были приняты строительные стандарты на типовое • проектирование зданий, сооружений и оборудования с учетом требований престарелых [11 ]. В СССР ограниченность архитектуры и дизайна, предоставлявших лишь „экзистенц-минимум" здо- ^ ровому человеку, объяснялась идеологической борьбой с гипертрофированным культом вещей, якобы свойственным „буржуазному образу жизни".

Западная архитектура и дизайн для пожилых базируются на идее универсальной среды, рассчитанной на все социальные слои и поколения. В последние десятилетия начинает доминировать идея: жилая среда должна создавать благоприятные возможности й стимулировать повседневную деятельность пожилых людей, по возможности активизировать их жизнь, чтобы больные и ослабленные люди были самостоятельны и обходились без чужой помощи [9, 10, 12]. Эта установка является основополагающей для проектировщиков США: для пожилых амери-

Текст научной работы на тему «Оптимальный вариант асинхронного двигателя двойного питания по энергетическим и перегрузочным характеристикам»