Асинхронный двигатель как элемент системы управления

Рис. 3.25.Структурная схема асинхронного двигателя

При исследовании переходных процессов в электроприводах с асинхронными двигателями можно использовать структурную, представленную на рис. 3.25.

Структурная схема соответствует системе уравнений

; (3.46)

, (3.47)

в которой первое уравнение описывает линейную механическую характеристику асинхронного двигателя в рабочей зоне 0 ≤ S ≤ S_К, а второе уравнение представляет собой жесткое приведенное механическое звено.

Структурная схема удовлетворительно описывает переходные процессы в асинхронном двигателе при питании его от источника напряжения и источника тока.

В структурной схеме на рис. 3.25 и в (3.46):

синхронная скорость

;

электромагнитная постоянная времени

где ω _{0 эл.ном} – скорость вращения магнитного поля при номинальной частоте f ₁ = f _{1 ном} и р = 1;

β – модуль жесткости линеаризованной механической характеристики

где ω _{0 ном} – скорость вращения магнитного поля при f ₁ = f _{1 ном}.

Электромагнитная постоянная времени и модуль жесткости механической характеристики при питании от источника напряжения и источника тока имеют различные значения. Связано это с различными значениями M_K и S_K при питании от источника напряжения и источника тока.

При питании от источника напряжения

;

При питании от источника тока

;

где I _{1 ном} – номинальный ток двигателя;

х_μн, х' _{2 н}, R' ₂ – соответственно индуктивное сопротивление цепи намагничивания, индуктивное и активное приведенные сопротивления ротора при номинальной скорости вращения магнитного поля ω _{0 ном}.

Различия в значениях M_K и S_K соответственно дают различные значения Т_Э и β при питании от источников напряжения и тока, следовательно будут различия в протекании переходных процессов.

Передаточная функция асинхронного двигателя по управляющему воздействию (рис. 3.25)

, (3.48)

где – электромеханическая постоянная времени.

Передаточная функция по возмущающему воздействию (при ω ₀ = 0)

. (3.49)

Характер переходного процесса в электромеханической части электропривода с асинхронным двигателем определится видом корней характеристического уравнения

(3.50)

Если Т_М ≥ 4· Т_Э, корни уравнения (3.50) будут действительные отрицательные р ₁ = -a; р ₂ = -b, и передаточная функция (3.48) может быть представлена апериодическим звеном второго порядка:

, (3.51)