Динамика электропривода с синхронным электродвигателем

Переходные процессы в тяговом приводе с синхронными электрическими машинами могут быть вызваны как изменениями управляющих воздействий (например, в режимах пуска и торможения), так и возмущениями в механической части, возникающими, например, при прохождении транспортным средством неровностей путевой структуры. Управляющими воздействиями являются в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 6.5, напряжения на обмотках статора Mi, частота/ и пропорциональная ей угловая скорость поля о>о, напряжение м_в, приложенное к обмотке возбуждения. Возмущающими воздействиями в механической части являются момент нагрузки M_Q и в подавляющем большинстве случаев момент А/_с2, изменение величины которого вызывается изменением траектории движения экипажа.

При питании двигателя от сети его пуск осуществляется с помощью предусмотренной для этой цели на роторе короткозамкнутой пусковой (демпферной) обмотки. В этом режиме электропривод ускоряется до подсинхронной частоты вращения со_вх, при которой обмотка возбуждения включается на постоянное напряжение U_B и происходит процесс втягивания двигателя в синхронизм.

Наличие демпферной обмотки позволяет осуществлять пуск синхронного двигателя прямым включением его на номинальное напряжение источника питания в тех случаях, когда его мощность невелика. Пусковые характеристики показаны на рис. 6.31. Характеристика 1 соответствует относительно небольшому сопротивлению демпферной обмотки, при этом критическое скольжение мало, что увеличивает жесткость рабочего участка механической характеристики и уменьшает пусковой момент М_п. Характеристика 2 соответствует повышенному сопротивлению этой обмотки, поэтому имеет сниженную жесткость рабочего участка, но больший пусковой момент М_п.

С позиций обеспечения условий асинхронного пуска двигателя до подсинхронной частоты вращения со_вх, которой соответствует скольжение 5_ВХ, предпочтительна характеристика 2, особенно при значительной нагрузке на валу.

Рис. 6.31. Пусковые механические характеристики синхронного двигателя.

При достижении двигателем подсинхронной частоты вращения со_вх в цепь обмотки возбуждения подается постоянный ток, магнитный поток возрастает до номинального значения и наступает второй этап пуска — втягивание двигателя в синхронизм.

Применительно к тяговым двигателям транспортных средств, мощность которых составляет, как отмечалось выше, десятки и сотни киловатт, пуск синхронных машин возможен только при использовании инверторов, позволяющих регулировать как величину напряжения, так и его частоту.