Дисциплина : Автоматизированный электрический привод Лекция № 9

кафедры к. т. н.
ГОРПИНЧЕНКО Александр Владимирович
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ»

скорости вращения АД изменением частоты питающего напряжения.
3) Регулирование скорости вращения

АД изменением подводимого к двигателю напряжения.

1

ВОПРОСЫ

ЛИТЕРАТУРА

М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер
«Общий курс электропривода», стр. 156…184.

(1)


и выражения следует, что скорость АД является
функцией многих величин: Ω = f ( р, f1, U1, R1, R’ 2, x1, x’2), и может быть изменена в результате большого числа способов регулирования.
Основные способы регулирования:
1) способ регулирования скорости вращения изменением числа пар полюсов обмотки статора электродвигателя р;
2) способ регулирования скорости вращения изменением частоты питающего АД напряжения f1;
3) способ регулирования скорости вращения изменением подводимого напряжения U1.

2

вид, как показано на рис.1.

(2)

1. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов p.

3

2-е
обмотки, имеющие разное число пар полюсов.
Переключением АД с

одной обмотки на другую и осуществляется регулирование скорости Ω.

Показатели регулирования:
1) Диапазон регулирования достигает (6:1)...(8:1) и даже до 12:1
2) Плавность регулирования – низкая (ступенчатое регулирование скорости Ω).
3) Направление регулирования скорости Ω – возможно регулирование вверх и вниз от скорости при каком-то промежуточном р (для 3-х скоростных АД).
4) Стабильность работы на заданной скорости достаточно высокая (т.к. АД работает на ЕМХ, имеющей большую жесткость).
5) Экономичность регулирования – высокая, т.к. потери на регулировании почти отсутствуют.

4

«звезду» - Y (р = 2) и «двойную звезду» –

YY (p = 1). Такая обмотка называется полюсопереключаемой обмоткой.

5

следует, что регулирование скорости
двигателя обеспечивается изменением f1

без значительного изменения скольжения.

В качестве преобразователей частоты могут быть использованы:
1) преобразователи с синхронным генератором, приводимым в движение регулируемым ЭД (например постоянного тока);
2) одноякорные преобразователи частоты – (СГ и ЭД постоянного тока);
3) асинхронные преобразователи частоты – (АД с фазным ротором, статор питается от сети f1 = const, а ротор вращается с переменной скоростью от ЭД постоянного тока).
4) статические (вентильные) преобразователи частоты.

2. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения.

и значение максимального момента

,

а значит изменяется перегрузочная способность двигателя в процессе регулирования (при Ω↑ она падает), что может не обеспечить устойчивую работу привода в диапазоне регулирования.









Pис. 3 Механические характеристики АД при f1 = var f11< f12< f13.

будет неизменной,
если отношение

во всех режимах (3)
 
,


где, (пренебрегаем R1, т.к. xк >> R1) ,

откуда , (4)

где: Мсi , Мсн - статические моменты при скоростях, соответству- ющих частотам f1i и f1н;
U1i , U1н - напряжения при тех же частотах.

Mc = const, тогда из (4)
( 5

)

или , т. е. подводимое к двигателю напряжение

должно изменяться пропорционально изменению частоты.

Критический момент при этом в соответствии с уравнением (3) будет равен Мкi = Мкн, т.е. остаётся неизменным, что обеспечивает постоянство перегрузочной способности двигателя (рис. 4) f11< f12< f13.

9

то можно считать U1 ≈ E1 = с∙Ф∙f1 ↓, откуда

.

только f1, то с ↓f1 → Ф↑, что вызовет увеличение

потерь от намагничивающего тока.
С ↑f1 → Ф↓, что при Мс = const вызовет увеличение тока ротора I’2 (M = k∙Ф∙I’2∙cos ψ2). Таким образом, в обоих случаях двигатель будет перегреваться при моменте на валу, даже меньшем номинального значения.
На рис. 4 при f11 (малой) значение Мк↓.
Это связано с тем, что при низких значениях f1 xк уменьшается до таких значений, что становится соизмеримым с независящим от частоты активным сопротивлением статора R1. Падение напряжения на сопротивлении R1 теперь существенно снижает значение Ф и вызывает ↓ Мк .
Поэтому для поддержания Мк = const при малых f1 напряжение следует уменьшить в меньшей степени с ↓f1, чтобы поддержать Ф↑ и Мк ↑.

тогда из (4) ,

(6) ,

откуда следует, что подводимое напряжение в этом случае надо изменять пропорционально квадрату частоты.
При этом , поскольку критический момент

согласно уравнению (3), как и статический, будет изменяться пропорционально квадрату частоты (рис. 5)

1)

2) ( 7 )

подводимое к фазам статора АД, то можно изменять Mк ≡

U12 , не изменяя скольжение sк

(8)









Рис.6. Механические характеристики
АД при регулировании напряжения
на статоре.

3. Регулирование скорости вращения АД изменением напряжения.

14

регулирования скорости зависит от характера момента сопротивления и для Мс

≡ Ω2 невелик.
Для расширения диапазона регулирования обычно применяются АД с повышенным скольжением, т.е. имеющие большие значения сопротивления обмотки ротора R’2 R’2 ↑→ sк↑ (из выражения для sк ).
2. Плавность регулирования скорости может быть достаточно высокой и определяется плавностью изменения напряжения.
3. Направление регулирования скорости, возможно только вниз от номинального значения.
4. Стабильность работы на заданной скорости низкая.
5. Экономичность регулирования низкая.
Потребляемая из сети мощность: P1 ≈ M ∙ Ω0.
Полезная мощность на валу: P2 = M ∙ Ω = M ∙ Ω0 (1 - s).
Тогда КПД двигателя будет
как следствие ↑s.