2.2.1 Analyse des Betriebsverhaltens der Antriebseinrichtung hinsichtlich der Wahl der Arbeitspunkte

2.2.1.1. Betrachtungen zum Verhalten der Maschine bei Änderung der Umrichterausgangsfrequenz

Da der Motor am Umrichter arbeitet, wird durch die Frequenzverstellung eine Verschiebung der Kennlinie in Richtung y-Achse erreicht. Dabei nutzt man den Zusammenhang aus, dass das Kippmoment mk in bestimmten Grenzen konstant bleibt, wenn man die Ständerspannung der Ständerfrequenz nachführt; man könnte also bei allen Frequenzen f1 ein gleichgroßes Moment abfordern. Das Moment der Asynchronmaschine hängt quadratisch von der angelegten Ständerspannung ab /3/.

M = 0,9U21 m/ω0 s/R2

Dadurch kann die Maschine auch bei Drehzahlen, die vom Nennarbeitspunkt abweichen, mit großem Momenten (kurzzeitig bis Kippmoment) belastet werden. Diese Möglichkeit wird jedoch eingegrenzt. Wegen der notwendigen Einhaltung der Flusskonstanz, d.h. der Motor sollte immer mit vollem magnetischen Fluss betrieben werden, ist die Ständerspannung in jedem Fall der Frequenz nachzuführen. Praktisch erreicht man dieses beim Stromkreiszwischenumrichter durch Steuerung der Zwischenkreisgleichspannung mit dem steuerbaren Gleichrichter.

 

Jedoch bei Frequenzen oberhalb der Nennfrequenz kann die Spannung nicht durchgängig nachgeführt werden, da die Maschine sonst in die Sättigung gerät, wodurch das Kippmoment absinken würde. Des Weiteren steht oft auch eine derart hohe Netzspannung an den Eingängen des Umrichters nicht zur Verfügung. Deshalb kann man an den Umrichtern für den Fall der Frequenzerhöhung über die Nennfrequenz die Austreibt den Motor im Feldschwächbetrieb (Konstant halten der Zwischenkreisgleichspannung).

Für die durchzuführende Simulation sei angemerkt, dass die Spannung im Feldschwächbetrieb zwar abgesenkt, jedoch nicht durch eine Regelung bzw. obere Spannungsgrenze im Zwischenkreis erfolgt, sondern mittels Begrenzung der in der Simulationsstruktur. Im Bereich kleiner Frequenzen (f1<10 Hz) sinkt aufgrund des geringen Spannungsabfalls an der Hauptinduktivität der Magnetisierungsstrom i0 und somit der magnetische Fluss. Das hat wiederum ein Absinken des Kippmoments zur Folge.

 

Dann wird die Ausgangsspannung nicht mehr mit der Frequenz abgesenkt, um ein starkes Verringern des Kippmoments zu vermeiden. Diese Zusammenhänge sind für die Auswahl der Arbeitspunkte, in der die Antriebseinrichtung simuliert wird, insofern wichtig, als dass das Kennlinienfeld dadurch eingeschaltet wird. /5/ /6/ /7/ /8/

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