Законы частотного регулирования асинхронными двигателями
Использование асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе, особенно при его частотном управлении, представляет особый интерес. Для реализации этого способа управления питание двигателя необходимо осуществлять от управляемого преобразователя частоты. В качестве преобразователей частоты могут использоваться синхронные генераторы, вращаемые с переменной скоростью, асинхронные преобразователи частоты и статические преобразователи, выполняемые на базе автономных инверторов напряжения и тока, а также на базе силовых транзисторов.
При частотном управлении АД возникает необходимость регулировать не только частоту, но и величину подводимого напряжения, причем напряжение должно регулироваться не только в функции частоты, но ещё и в функции нагрузки. Регулирование напряжения только в функции частоты с учетом характеристик механизма может быть реализовано в разомкнутых системах частотного управления, а в функции частоты и нагрузки – лишь в замкнутых системах.
Верхний предел регулирования частоты, следовательно, скорости двигателя, ограничивается прочностью крепления обмоток ротора и заметным увеличением потерь в стали статора. Нижний предел ограничен сложностью реализации источника питания с низкой частотой и возможностью неравномерности вращения двигателя. Как правило, напряжение регулируется лишь вниз по отношению к номинальному, а частота - вверх и вниз по отношению к основной (номинальной).
|
|
|
При выборе соотношения между частотой и напряжением, подводимым к статору АД, чаще всего исходят из условия сохранения перегрузочной способности двигателя для любой из его регулировочных характеристик. Основным законом частотного регулирования является закон Костенко
, где
МС и М'C -статические моменты сопротивления соответствующие скорости двигателя при частотах f1 и f’1, а U1 и U'1 – соответствующие этим частотам напряжения.
В относительных единицах этот закон имеет вид:
, где 
Из него следует, что закон изменения напряжения определяется не только частотой источника питания, но и характером изменения момента сопротивления механизма на валу двигателя при изменении угловой скорости.
Согласно формуле Бланка
или в относительных единицах
т.к. 
; 
и 
Основной закон теперь можно представить в виде:
При постоянном моменте на валу двигателя МС, следовательно и mС, не зависит от скорости, а значит и частоты. Поэтому х=0 и
или 
, 
Полученный закон – это закон пропорционального управления. Механические характеристики двигателя при этом законе изображены на рис. 5.10.1. Жесткость характеристик сохраняется сравнительно высокой. Однако при значительном снижении чистоты (ниже 0,5f1H) уменьшается критический момент, следовательно перегрузочная способность двигателя. Объясняется это падением напряжения на активном сопротивлении r1 статора, в результате чего к намагничивающей цепи двигателя подводится тем меньшее напряжение, чем меньше частота, что, в свою очередь уменьшает магнитный поток, от величины которого зависит Мкр.
|
|
|
Плавное регулирование до f1=0 при этом законе невозможно. Невозможно также обеспечить устойчивую работу двигателя при Мс=const в широком диапазоне регулирования частоты.
Закон пропорционального регулирования целесообразен только для крупных двигателей, у который r1 мало, а для маломощных двигателей он малоэффективен, т.к. уже при φ1<0,5 перегрузочная способность их заметно снижается (у них большое r1). Потери в двигателе больше, чем при основном законе.
При идеальном вентиляторном моменте сопротивления x=2, μ0=0 и 
или 
Механические характеристики при этом законе изображены на рис. 5.10.2.
При постоянной мощности статической нагрузки Рс=const. 
или 
. В этом случае пренебрегая величиной μ0 x=-1 и закон управления имеет вид 
или 
.
Механические характеристики при этом законе изображены на рис. 5.10.2.
|
|
|
Перечисленные законы легко реализуются в разомкнутых системах электропривода, т.к. напряжение здесь нужно изменить только в функции частоты. Но изменять напряжение не только в функции частоты, но еще и в функции напряжения, возможно только в замкнутых системах электропривода, содержащих обратные связи. В этом случае должны использоваться законы, обеспечивающие компенсацию падения напряжения на сопротивлениях обмоток статора и ротора двигателя, т.к. падение напряжения зависит от нагрузки. Т.е. законы, позволяющие поддерживать постоянными потокосцепления статора, ротора и взаимной индукции.
Поэтому напряжение, подводимое к статору и изменение частоты (и даже при ее постоянстве) необходимо регулировать таким образом, чтобы скомпенсировать падение напряжения на всех элементах схемы замещения АД, которые являются принципиально важными с точки зрения передачи электромагнитной мощности. Этим самым можно обеспечить постоянство потокосцеплений ψ, ψ12 и ψ2.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2837; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!