1 Введение

Значительная часть общепромышленных и специальных механизмов должна работать с регулируемыми скоростями рабочих органов. При этом наиболее прогрессивным способом регулирования технологического процесса является регулирование скорости вращения электрического двигателя.

Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, высокими к.п.д. и надежностью. Их достоинством является и тот факт, что они по сравнению с двигателями постоянного тока при равных мощности и скорости вращения имеют меньший запас кинетической энергии, а следовательно, обладают высокими динамическими качествами. Однако в отношении регулировочных свойств асинхронные двигатели уступают двигатели постоянного тока, что ограничивает область их применения. Тем не менее во многих случаях задача регулирования скорости вращения рабочего механизма может быть решена и при применении асинхронных двигателей с фазным ротором.

Величину скольжения можно регулировать путем изменения величины напряжения на зажимах статора, создания асимметрии напряжения на зажимах статора, включения регулируемых сопротивлений в цепь обмоток ротора; введения в цепь ротора внешнего напряжения; импульсного регулирования сопротивлений или напряжения.

В основе импульсного способа регулирования скорости вращения лежит принцип дискретного изменения параметров двигателя или источника питания, что приводит к периодическому изменению вращающего момента от значения, превышающего момент сопротивления, до значения, меньшего момента сопротивления. Среднее значение момента вращения в статическом режиме равно статическому моменту сопротивления. Таким образом, рабочий процесс в приводе с импульсным регулированием представляет собой ряд следующих одно за другим изменений параметров системы. Режим, соответствующий статическому в системе с непрерывным регулированием, в системе с импульсным регулированием является квазистатическим. Регулируя отношение времени измененного состояния параметров схемы ко всему времени периода изменения Т, т.е. изменяя скважность импульсов питающего напряжения или скважность изменения величин параметров двигателя, можно регулировать его скорость вращения.

Широкое применение импульсного способа регулирования скорости вращения асинхронных двигателей долгое время тормозилось отсутствием высококачественных прерывателей. Недостатками контактных электромеханических прерывателей являются быстрый износ контактов и значительная инерционность. По этим причинам они не могут обеспечить надежной работы при большой частоте включений. Дроссели насыщения, применяемые в качестве аппаратов коммутации, также имеют ряд крупных недостатков: инерционность, большие габариты и массу, сравнительно малый к.п.д.

К настоящему времени разработано и испытано значительное количество схем тиристорных асинхронных электроприводов с импульсным управлением. Эти схемы можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от способа включения управляемых тиристорных коммутаторов существует две основные группы асинхронных импульсных электроприводов: с управляемыми коммутаторами в цепи статора и ротора асинхронного электродвигателя.

Другими классификационными признаками являются наличие промежуточной цепи постоянного тока, использование энергии скольжения, регулирование скорости вращения в различных режимах работы, характер изменения магнитного поля двигателя. Классификационная схема, соответствующая указанным признакам и основным схемным решениям, приведена на рисунке. Эта схема учитывает только наиболее общие свойства асинхронных импульсных электроприводов и не является исчерпывающей.

Рисунок 2. Классификация асинхронных электроприводов с импульсным управлением.