Электромеханическая связь в эп
Преобразуем уравнение (2.14) в соответствии с правилами дифференцирования
. Так как
то
(2,28)
Первая составляющая в (2.28), в соответствии с законом Ома, является падением напряжения на активном сопротивлении. Вторая составляющая обусловлена изменением тока в обмотках и называется трансформаторной ЭДС. Она включает ЭДС само- и взаимоиндукции. Третья составляющая появляется из-за вращения ротора относительно статора. Она зависит от угловой скорости ротора wэл и тока в обмотках. Она называется ЭДС вращения. В общем случае
ее называют ЭДС движения.
ЭДС вращения непосредственно связана с преобразованием электрической энергии в механическую.
Приведенное разложение вектора напряжения на составляющие позволяет показать взаимное влияние между электрической и механической частями ОЭМ. Как можно видеть из (2.28), любое изменение механической величины w (wэл = pпw) приводит к изменению электрической величины – ЭДС вращения. Следовательно, при постоянной величине вектора напряжения изменяется величина вектора тока. С другой стороны, изменение электрической величины – вектора тока влечет за собой изменение электромагнитного момента и, как следствие, механической величины – угловой скорости w. В этом и состоит сущность электромеханической связи в электроприводе.
Следует заметить, что трансформаторная ЭДС максимальна, когда ЭДС вращения равна нулю и наоборот.
Электрическая мощность, связанная с ЭДС вращения, разделяется на две равные части: одна из них увеличивает или уменьшает запасенную энергию, а вторая преобразуется в механическую энергию. Покажем, что это действительно так, вычислив суммарную электромагнитную мощность:
Где
- вектор ЭДС вращения.
В связи с этим различают: статические электромеханические
(2.38) и механические
(2.39)
характеристики и динамические электромеханические
(2.40) и механические
(2.41)
ПРЯМЫЕ И ОБРАТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ДЛЯ СТАТОРА И РОТОРА ОЭМ
Преобразование, с помощью которого координаты точки А в новой системы координат
выражаются через координаты xА,yА этой точки в старой системе координат, называется прямым координатным преобразованием. Из геометрических построений на Рис. 2.3 следует, что
Под вектором будем понимать вектор
любой переменной ОЭМ, например, вектор напряжения
, вектор тока
, вектор потокосцепления
. Под координатными осями будем понимать:
где оси u, вращаются с постоянной угловой скоростью wК относительно неподвижных осей 1a-1b.
Угол поворота осей u, относительно неподвижных осей 1a-1b равен
jК=wК t (2.48)
где t – время.
Теперь, после оговоренных условий, можем записать уравнения координатных преобразований для вектора любой переменной ОЭМ:
Прямые преобразования:
а) для переменных статора: б) для переменных ротора:
(2.49)
(2.50)
Обратные преобразования: б) для переменных ротора:
а) для переменных статора:
(2.51) (2.52)
где ,
– проекции вектора
на оси координат 1a-1b ,
,
– проекции вектора
на оси координат 1u-1
,
,
– проекции вектора
на оси координат 2d-2q,
,
– проекции вектора
на оси координат 2u-2
.
Для упрощения дальнейших записей обозначим:
,(2.53);
,(2.54)
,(2.55);
,(2.56)
,(2.57)
где – матрица поворота осей координат статора,
– обратная матрица поворота осей статора,
– матрица поворота осей координат ротора,
– обратная матрица поворота осей координат ротора,
Можно видеть, что
=
=
,
=
=
,
т. е. обратные матрицы поворота равны транспонированным матрицам. После введения этих обозначений можем записать:
Прямые преобразования: Обратные преобразования:
а) для переменных статора: а) для переменных статора:
(2.58)
(2.60)
б) для переменных ротора: б) для переменных ротора: (2.59)
(2.61)