Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи

Известно, что в начальной стадии пуска асинхронного тягового двигателя в зоне низких частот при неизменном напряжении на зажимах статора происходит существенное уменьшение критического абсолютного скольжения /_2кр, соответствующего максимальному моменту. В результате начальная частота тока статора может стать меньше /_2кр и пуск АТД происходит на неустойчивой части механической характеристики, что отрицательно сказывается на тяговых свойствах ЭПС.

Однако вывод о снижении /_2кр справедлив для случая ненасыщенной магнитной системы АТД, т. е. для режимов, когда магнитный поток не превосходит номинального значения Ф„₀м- Для АТД характерным является режим пуска, в котором момент превышает номинальное значение М_ном. Для уменьшения потерь мощности в двигателе, полупроводниковых приборах преобразователя и снижения расхода электроэнергии необходимо осуществлять пуск АТД при минимальном токе обмотки статора. Такой режим пуска связан с увеличением магнитного потока сверх номинального. Поэтому ниже будет показано, что при Ф >Ф_иом ^и постоянном фазном напряжении статора ?/₂ критическое абсолютное скольжение практически не снижается в полном диапазоне регулирования частоты тока статора h и остается таким же, как в случае регулирования АТД при постоянном магнитном потоке.

Как известно, магнитный поток машины определяется выражением (2.19), а режим Ф - const выполняется, если в процессе регулирования частоты ЭДС двигателя изменяется в соотношении Е = Egfi.

Анализируя выражение (2.27), можно установить, что при фиксированном значении Е₀ момент АТД однозначно определяется абсолютным скольжением /₂. Максимального (критического) значения М_кр момент достигает при критическом скольжении, определяемом известным соотношением /2кр - г'₂ІХ2, а значение М_кр -

¦=-- 0,24 РіЕоКІїномХІ)- Отметим также, что при критическом скольже^ нии tg (fiXilr'i) = 1 и угол ср₂ равен 45^J эл.

Применительно к тяговому двигателю НБ-602 условие минимального тока /, для моментов выше Af_Ho_M выполняется при магнитном потоке (1,1-г-1,2) Фном [91. Дальнейшее увеличение потока практически недостижимо вследствие чрезмерного роста тока намагничивания /ц. В режиме Ф - const для двигателя НБ-602 f_2Kp = 7,5 Гц, а коэффициент статической перегрузки по моменту К_п = Л4„_рШ„_ом составляет 3,9 при Ф ---- Ф_НОм и 5,6 при Ф = 1,2 Ф_иом.

На рис. 2.10 кривая 1 соответствует характеристике Af (/₂) при постоянном потоке Ф = 1,15 Фном! ^т- ^е- ^ПР^И неизменной ЭДС Е. Допустим, что АТД работает в режиме минимального тока /_х и при тро-гании с места (ротор неподвижен) развивает момент Af_t при оптимальной для такого момента частоте h = f_2onT (для двигателя НБ-602 при М- 1,5 Л4„_ом скольжение /гопт = 1.1 Гц). Указанному режиму на рис. 2.10 соответствует точка А. При этом фазное напряжение статора (по модулю) равно |і/,| = |? -f- z^l, гдег! - полное сопротивление обмотки статора.

Рассмотрим режим = const, f_x = const и f₂ --- var, который имеет место при переходе ротора во вращение. Если считать [7], что воздействий по каналам регулирования частоты и напряжения не осуществляется, то по мере уменьшения абсолютного скольжения f_t ток ротора /2 будет снижаться. При отсутствии насыщения магнитной цепи снижение тока /2 вызвало бы существенное уменьшение тока

статора (І_г = /„ + /і) и в результате при неизменном напряжении U_t происходило бы заметное увеличение ЭДС Е (кривая 5) и магнитного потока. Поэтому, как показывает кривая 3, при скольжении /інр < < /_1опт момент достиг бы значения М* >М₁, что свидетельствует о том, что в точке А двигатель работал на неустойчивой части характеристики 3, соответствующей режиму Ui = const.

В действительности, поскольку Ф >Ф„ом и магнитная цепь АТД имеет высокую степень насыщения, ЭДС Е (кривая 4) и поток ие могут заметно возрасти, так как небольшое увеличение ЭДС Е вызывает резкое возрастание тока намагничивания /_ц, и потому ток статора /_г уменьшается незначительно при снижении скольжения f_t (її ж const). В результате, как показывают расчеты, характеристика М (f_t) при и_г = const (кривая 2) мало отличается от характеристики I при Ф = = const и точка А соответствует устойчивой части характеристики 2.

Таким образом, в характерных для АТД режимах пуска (с магнитным потоком выше номинального) снижения критического скольжения в зоне низких частот не происходит. При этом, как и в режиме Ф = = const, критическое скольжение практически не зависит от параметров обмотки статора и определяется выражением /5кр =

3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА С АТД