Регулировочные характеристики асинхронного генератора

На электроподвижном составе режиму электрического торможения обычно предшествует режим выбега. Например, на электровозах по условиям эксплуатации нельзя мгновенно перевести тяговую машину из двигательного режима в генераторный. Для предотвращения механических ударов в составе необходимо в течение нескольких секунд использовать режим выбега. За это время имеется возможность осуществить необходимые переключения и подготовить систему управления и преобразовательную установку к работе в тормозном режиме.

При переводе асинхронной машины в генераторный режим частоту вращения /, р можно считать неизменной (/_вр = const) вследствие большой инерционности поезда. Если торможение производится с заданным абсолютным скольжением /_а = const, то частота статора /і (/up - /2) также постоянна. Если же торможение осуществляется

В режиме/] - const, то, поскольку/_{в р} = const, абсолютное скольжение /г ~ (/вр-/і) также является неизменным. Таким образом, в любом случае перевод асинхронной машины в генераторный режим происходит прн условии /] - const и /_а ~ const. Это означает, что регулировать тормозной моменте начальной стадии торможения можно только путем изменения напряжения Uj (или тока /,) статора асинхронного генератора.

Поэтому представляет большой практический интерес рассмотрение регулировочных характеристик асинхронного генератора, т. е. зависимостей тока, момента, мощности и cos ф] от напряжения на статоре Uj при условиях /] = const и /₂ := const 1441. Названные характеристики изображены на рис. 9.4.

Регулировочные характеристики относительно просто рассчитать по приведенным в параграфе 9.1 соотношениям, если задавать различные значения ЭДС Е по всей характеристике намагничивания. Для повышения точности расчета в области большого насыщения целесообразно учитывать потери встали.

По мере увеличения напряжения t/, возрастает магнитный поток и в квадратичной зависи-

Рнс. 9.5. Регулировочные характеристики асинхронного генератора при использовании ЛИН (а) и ЛИТ (б)

мости увеличивается тормозной момент. В области большого насыщения (за «коленом» характеристики намагничивания) в результате существенного увеличения тока намагничивания происходит резкое возрастание тока статора 1_Х и, как следствие, уменьшение сое ф₁ и снижение мощности по цепи статора: Р_х = Зі/_Х I соь ф!. В пределе при определенном значении напряжения и_1п происходит уменьшение сое ф, и мощности Р_х до нуля, т. е. поступление активной энергии от асинхронного генератора прекращается. Заметим, что при /, > /, _ном напряжение и_ха существенно больше номинального і/_х „_ом.

Таким образом, зависимость Р_х(і/_х) нелинейна и состоит из двух ветвей - возрастающей и падающей. Максимальному значению мощности Р_х (при заданных значениях [_х и /_г) соответствует определенное напряжение на статоре, которое назовем граничным С/_1гр. Поскольку приближенно можно считать, что магнитный поток Ф = = (/,/((?/,). то напряжение ІІ_1Гр пропорционально частоте статора

напряжение (/_1гр снижается при уменьшении частоты т. е. прн низких скоростях торможения.

Большой практический интерес представляют регулировочные характеристики, приведенные к звену постоянного тока преобразователя, т. е. регулировочные характеристики асинхронного генератора в функции напряжения и_а (для автономного инвертора напряжения) или в функции тока Ц (для автономного инвертора тока). Учтем, что при инверторе любого типа мощность в звене постоянного тока Р,і равна мощности Р_х (потерями в инверторе пренебрегаем).

Используя соотношения (9.10)-(9.13), можно пересчитать регулировочные характеристики (см. рис. 9.4) для инверторов двух типов: для АИН в функции напряжения и _р = и_лК_Р (рис. 9.5, а) и для АИТ в функции тока Ц (рис. 9.5, б). Как показывают зависимости, представленные на рис. 9.5, для фиксированных значений /, и имеют место: граничное значение входного напряжения і/_тр в случае использования АИН, при котором достигаются максимальные ток 1_Л и мощность Р_а\ граничное значение входного тока 1_{а гр} в случае использования АИТ, при котором достигаются максимальные напряжение

и_л и мощность Р_л. Превышение значений ?/_Гр и 1_{Л Гр} приводит к уменьшению мощности Р_й, асинхронный генератор работает в области большого насыщения, и поэтому превышение значений и_гр или I_{л Г}п должно быть исключено.

В начальной стадии торможения необходимо для предотвращения толчков и ударов плавно изменять тормозной момент асинхронного генератора, начиная с малых его значений. Как следует из характеристик рис. 9.5, для выполнения этого условия следует плавно увеличивать напряжение 1!_лКр (при использовании АЙН) или ток 1_а (при использовании АИТ).

Регулировочные характеристики асинхронного генератора целесообразно использовать при исследовании условий электрической устойчивости системы асинхронный генератор - преобразователь частоты (см. с. 240). а также для расчета режимов реостатного, реостатнорекуперативного и рекуперативного торможения ЭПСс асинхронными тяговыми двигателями.