2.7.Способы регулирования ад. Искусственные характеристики ад.

Схема замещения АД:

Х 1 – индуктивное сопротивление первичной обмотки;

R1 – активное сопротивление первичной обмотки;

Хm – индуктивное сопротивление намагниченного контура;

Х2' – индуктивное сопротивление вторичной обмотки (обмотки ротора);

R2' – активное сопротивление вторичной обмотки (обмотки ротора).

Соотношения, связывающие характерные точки механической характеристики с параметрами схемы замещения:

- критический момент.

- критическое скольжение.

Способы регулирования АД:

1. частотный

Принципиальная возможность регулирования угловой скорости асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения вытекает из формулы . При регулировании частоты также возникает необходимость регулирование амплитуды напряжения источника тока.

Для наилучшего использования асинхронного двигателя при регулировании угловой скорости изменением частоты необходимо регулировать напряжение одновременно в функции частоты и нагрузки, что реализуемо только в замкнутых системах электропривода.

Самый лучший способ регулирования угловой скорости.

2. фазовый

изменение напряжения статора, без изменения частоты. У этого способа плохая энергетика, зато хороший источник питания, использующий фазовый принцип управления.

И зменяя  можем менять напряжение, приложенное к обмотке двигателя.

3. изменение сопротивления обмоток

особенно эффективно изменение сопротивления ротора. Для этого в конструкцию двигателя вводят контактные кольца.

4. изменение числа пар полюсов

для этого каждая обмотка выполняется секционированной и, с помощью релейно-контакторной аппаратуры, переключаться во время работы двигателя.

Рассмотрим получаемые характеристики для каждого способа регулирования.

2.7.1.Частотный способ регулирования.

Рассмотрим преобразователь частоты:

УВ – управляемый выпрямитель;

СУИ – система управления инвертором.

1 фаза: включены 1, 5 и 6 ключи:

2 фаза включены 1, 2 и 6 ключи:

3 фаза включены 4, 2 и 6 ключи:

4 фаза включены 4, 2 и 3 ключи:

5 фаза включены 4, 5 и 3 ключи:

6 фаза включены 1, 5 и 3 ключи:

7 фаза соответствует первой.

Построим график напряжения на одной из фаз (фазе а).

Процесс коммутации ключей в инверторе может происходить с управляемой частотой, которая задается управляемым входом U_.

Т_к – период коммутации.

U_ув определяет величину амплитуды, так как

Для обоих параметров U_ув и U_ существуют отдельные входа.

, где _Г – первая гармоника, ₁ – шестая гармоника.

В ысшие гармоники также создают вращающиеся магнитные поля, но с кратными скоростями.

Высшие гармоники мешают работать двигателю, создавая дополнительный нагрев, поэтому от них следует избавляться. Ранее это было нереализуемо, так как тиристорные преобразователи требуют большой энергии для запирания, а значит большими будут и потери. Прорыв в этой области связан с появлением IGBT.

IGBT – биполярный транзистор с изолированным затвором. Включение/выключение с частотой 1…5 мкс  малы потери; существует возможность выключения.

_ком=30 кГц.

Принцип формирования выходного напряжения сходен с принципом используемым в преобразователях ШИМ.

_0е>₀₁>₀₂>₀₃

при уменьшении ₀.

Увеличение М_к при уменьшении ₀ ведет к большим потерям.

Меняя U_ув можно изменять амплитуду.

М ожно обеспечить постоянство М_к на искусственных характеристиках, если , это предписывает согласованное управление напряжением и частотой: - закон частотного управления, которое позволяет формировать характеристики АД такими же, как и у ДПТ.

_0е>₀₁>₀₂>₀₃>…>_0i>…

Увеличение частоты вращения выше основной (номинальной) должно сопровождаться увеличением напряжения, запасы которого обычно ограничены напряжением сети.

В ыйти во II зону возможно, если научиться ослаблять главный магнитный поток в зазоре. Это возможно в векторных замкнутых системах регулирования.

Энергетика частотного способа регулирования:

- мощность, развиваемая электромагнитным полем статора.

- мощность на валу.

<₀

Р – потери энергии из-за скольжения ротора относительно поля статора.

В силу одинаковости наклона при частотном способе регулирования потери будут одинаковы на всех искусственных характеристиках и равны потерям на естественной характеристике.