Лекция № 17

Регулирование частоты вращения АД.

Регулирование осуществляют:

1) Включением реостата в цепь фазного ротора.

Из графика видно, что при одном М_с при разных r_p1,r_p2,r_p3 получаем разные n₁, n₂, n₃.

2) Изменением числа пар полюсов: . Это регулирование дискретное. АД бывают 2-х, 3-х, 4-х скоростные. Больше не делают, т.к. растут габариты.

3) Изменением частоты тока питающей сети . Плавное регулирование осуществляют с помощью каскадной (многомашинной) схемы (4 двигателя единичной мощности).

Отсюда - низкий к.п.д. и большие капитальные затраты. Перспективно развитие преобразователей частоты на базе тиристоров с применением схем управления на интегральных микросхемах, что расширит использование этого способа регулирования скорости вращения АД.

4) Уменьшением первичного напряжения (т.е. уменьшением U_c).

Д ля получения достаточно большого диапазона регулирования частоты вращения необходимо, чтобы активное сопротивление цепи ритора должно было r₂ как и S_м достаточно велики (см. рис). Это хорошо у АД с фазным ротором. Но этот метод не экономичен т.к. потери в r_g и низкий к.п.д.. Поэтому применяют только для АД малой мощности.

Чаще применяют АТр. И реакторы с подмагничиванием постоянным током. Этим добиваются расширения зоны регулирования, т.е. S>S_м и характеристики жесткие.

5) Импульсное регулирование.

Либо ключом, либо вентилями периодически шунтируют сопротивление в цепи статора. Но это для маломощных АД (30-50 Вт). Частота вращения частоте замыкания.

АД

~3ф.

К

АД

Регулирование частоты вращения АД посредством введения добавочной

э.д.с во вторичную цепь двигателя.

Полезное использование мощности скольжения возможно, если вместо в цепь фазного ротора к контактным кольцам присоединить приёмник электрической энергии в виде электрической машины и использовать её для увеличения КПД.

Можно сказать также, что задачей вспомогательной машины является создание “подпора” напряжения на контактных кольцах АД U_2к, наличие которого – это выдача с этих колец определенной мощности во внешнюю цепь.

Но в отличие от реостата вспомогательная машина (ВМ) полезно использует, а не теряет, эту мощность.

Изобразим векторные диаграммы 2-й цепи АД:

а) без Е_д б) встречно Е_д в) согласно Е_д

s > 0 s < 0

Случай а). Обычная работа АД и обычная векторная диаграмма по уравнению .

Случай б). При -E_g I₂ вначале уменьшается, что вызовет уменьшение М и АД притормозится, а S увеличится и I₂ тоже увеличится пока М=М_ст и АД работает с увеличенным скольжением, т.е. S>0 (а скорость отрегулировалась вниз от номинальной) уменьшалось.

Случай в). При +Е_g I₂ вначале увеличится, М увеличится и АД ускорится, а S уменьшится и I₂ уменьшится, n увеличится и в зависимости от E_g может быть и выше n_o т.е. отрегулировалась n>n_o вверх от номинальной.

Вывод: С помощью E_g путем изменения ее направления и величины можно получить 2-х зонное регулирование частоты вращения АД.

Мощность источника E_g (без учета потерь) равна мощности скольжения . Причем при S>0 этот источник принимает энергию от вторичной цепи АД (двигатель) P_мх=(1-S)P_эм<P_эм. При S<0 – отдает ее во вторичную цепь (генератор) P_эм<P_мх.

Электромеханический каскад АД с МПТ.

Реализация регулирования частоты вращения АД с помощью E_g осуществляется в следующей схеме:

( Если реверсивный)

Это электромеханический каскад или каскад постоянной мощности т.к. . А М= - (физическая сущность: изменение М через общий механический вал от МПТ к АД, а сумма

, т.к. Р_S от АД уходит, а от МПТ к АД она же, т.е. P_S приходит (см. рисунок).

Каскад с мостом Ларионова допускает регулирование при S>0, т.е. только вниз от номинального n_н, т.к. МПТ не может передать P_S через вентили в обратном (запорном) направлении. Если бы был еще и инвертор, то тогда бы можно было регулировать n и вверх от n_н.

, т.е. зависит от глубины регулирования. Регулирование плавное, но дорогое, осуществляется током возбудителя.

Э лектрический каскад АД с МПТ.

( Если реверсивный)

Здесь в отличие от электромеханического каскада – электрический, т.к. АД валом не связан с МПТ. РМ получает от АД только механическую мощность и эта мощность изменяется от S, а валом не связана поэтому этот каскад называют еще с постоянным моментом.

ВМ (вспомогательную машину) с МПТ можно заменить трансформатором и полупроводниковым преобразователем постоянного тока в переменный и обратно. Каскад, что показан на схеме, тоже может работать только при S>0, а при S<0 не может. ВМ (это СМ) в первом случае СГ, а во втором это СД. МПТ в первом случае ДПТ, а во втором – ГПТ.

Если будет инвертор вместо моста Ларионова, то тогда будет регулирование и при S<0.

Каскады позволяют регулировать плавно и широко n (3:1). Но дорогие. Поэтому их используют только для мощных приводов (прокатные станы, рольганги). Есть каскады и с другими коллекторными машинами. Изменяя I_в- получим изменение E_g и соответственно изменение частоты вращения АД.