2tom261

6. NAPĘD ELEKTRYCZNY 524

prądu były odpowiednio „zorientowane” w stosunku do strumienia magnetycznego A więc jedna ze składowych prądu może być odpowiedzialna za wytwarzanie strumienia V. druga zaś — do niej prostopadła — za wytwarzanie momentu obrotow-cgo.

Rys. 6.70. Połowo zorientowano składowe prądu a, fi osie związane ze stojanem; r — oś uzwojenia wirnika o prędkości o) — cy,( 1 — s); t:_Vr = e -ł- s_r kąt obrotu strumienia ^ c_h kąt obrotu wektora prądu: c_Vi — kąt mocy silnika; r_r    wektor

prądu wirnika

Na rysunku 6.70 osie a, p są nieruchome i związane ze stojanem w ten sposób, że kierunek a pokrywa się z kierunkiem osi pierwszej fazy (pasma) uzwojenia stojana. Z prędkością co w stosunku do osi a wiruje oś podłużna wirnika r, tworząc z osią stojana kąt

t

s = J codr o

Strumień V_r, poruszający się z prędkością poślizgu po obwodzie wirnika, leży w osi podłużnej układu d — ą wirującego z prędkością synchroniczną w_s. Wymuszony wypadkowy wektor prądu stojana i_s, wirujący w stanie ustalonym z prędkością co_s, tworzy z osią d kąt e_Vi dając dwie składowe: i_sd = i_m — podłużną magnesującą oraz poprzeczną is, = i_ssine_vi generującą moment obrotowy. Składowej poprzecznej odpowiada przy niewielkich częstotliwościach wirnika sf_s całkowity prąd w jego uzwojeniu i_sq = —i_r-Regulacja „połowo zorientowanych” składowych prądu umożliwia zarówno odsprzęg-nięcie przebiegów w osi podłużnej i poprzecznej, jak i niezależną regulację składowych

hd = »m = i, cose^

L_q = ',sinfv, = — t_r

W ten sposób układ nabiera cech maszyny prądu stałego z niezależnym wzbudzeniem. Regulacja składowej podłużnej prądu wymaga pokonania znacznej inercyjności magnetycznej związanej z dużą stałą czasową T_r = (L_m + L„_r)/R_r, co odpowiada regulacji strumienia w maszynie prądu stałego. Zmiany składowej poprzecznej i , związane ze stałą czasową T_q = L_cJR_r, przebiegają znacznie szybciej, dzięki czemu reakcja silnika na wymuszenie lub zakłócenia związane ze zmianą momentu przebiega dostatecznie szybko, nadając cechy dynamiczne maszyny prądu stałego.

Łatwość opisywania stanu silnika w układzie współrzędnych wirujących skłania do wypracowania w tym układzie sygnałów sterujących w postaci składowych i_sd oraz i Sygnały te są łatwe do obróbki w regulatorach strumienia i prędkości. W celu

bezpośredniego wprowadzenia sterowań do silnika zostają one w bloku K/B przetransfor-mowane do układu współrzędnych biegunowych i przybierają postać

i_s._ =    (6.122)

Moduł wektora przestrzennego prądu |i_s.| jest regulowany w prostowniku P (rys. 6.71), zaś kąt s_is w falowniku przez odblokowanie tyrystorów w odpowiedniej kolejności i w następstwie czasowym. Układ liczący UL wypracowuje w czasie rzeczywistym aktualny moduł wektora prądu |»J, moduł strumienia wirnika |¥',| oraz kąt e_Vr.

L1 L2 L3

Rys. 6.71. Schemat strukturalny regulacji silnika indukcyjnego wg połowo zorientowanych składowych prądu RW — regulator strumienia, Rw — regulator prędkości, K/B transformator współrzędnych kartezjańskich na biegunowe, UL układ obliczający prąd i_t i strumień RI — regulator prądu, Re^ - sterownik falownika

Techniczne rozwiązania naszkicowanej koncepcji układu regulowania prądu zorientowanego wg strumienia mogą przybierać różne formy z mniejszymi lub większymi uproszczeniami. Przyjęcie strumienia wirnika V, za układ odniesienia zapewnia silnikowi cechy dynamiczne najkorzystniejsze, zbliżone do tych, jakie wykazuje silnik obcowzbud-ny. Regulacja wg „połowo zorientowanych” składowych może być stosowana również w układach z falownikami napięciowymi.

Silniki synchroniczne ze sterowaniem zewnętrznym są zwykle zasilane z przemienników częstotliwości z komutacją sieciową. Przemiennik taki zawiera trzy nawrotne przekształtniki sterowane ze wspólnego układu w ten sposób, że ich napięcia wyjściowe tworzą symetryczny układ trójfazowy.

Napięcie pasma (fazy) U w funkcji czasu można opisać równaniem

U_v(t) = U_d0 cos [<*(£)] = U_maxcosw.t    (6.123)

^Stąd    (U    \

a(t) = arcosI ——cosw_zt) - arcos

\ UdO J

przy czym k — względna amplituda napięcia wyjściowego o częstotliwości w, = 2nf, = 2n/T..