12. Способы управления скоростью асинхронного двигателя. Вольт-частотное управление.

Скорость вращения поля:

Из скольжения выразим скорость:

Из этого выражения видно, что можно выделить три способа управления скоростью асинхронного двигателя:

1) изменение частоты питающего напряжения посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь статора двигателя (частотное регулирование)

2) изменение числа пар полюсов двигателя

3) изменение скольжения двигателя .

На практике чаще применяются более сложные принципы управления:

1. U/f- регулирование (вольт-частотное или скалярное управление);

2. Векторное управление.

Скалярное управление или U/f-регулирование асинхронным двигателем – это изменение скорости двигателя путем воздействия на частоту напряжения на статоре при одновременном изменении модуля этого напряжения. При U/f-регулировании частота и напряжение выступают как два управляющих воздействия, которые обычно регулируются совместно. При этом частота принимается за независимое воздействие, а значение напряжения при данной частоте определяется исходя из того, как должен изменяться вид механических характеристик привода при изменении частоты, т.е., из того, как должен меняться в зависимости от частоты критический момент. Для реализации такого закона регулирования необходимо обеспечить постоянство соотношения U/f=const, где U-напряжение на статоре, а f-частота напряжения статора.

При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

К законам U/f-регулирования можно отнести законы, связывающие величины и частоты питающего двигатель напряжения (U/f=const, U/f2=const и другие). Их достоинством является возможность одновременного управления группой электродвигателей. Скалярное управление используется для большинства практических случаев применения частотного электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя без использования датчика обратной связи до 1:40. Алгоритмы скалярного управления не позволяют реализовать контроль и управление вращающим моментом электродвигателя, а также режим позиционирования. Наиболее эффективная область применения данного способа управления: вентиляторы, насосы, конвейеры и т.д.

13. Способы управления скоростью асинхронного двигателя. Векторное управление.

Скорость вращения поля:

Из скольжения выразим скорость:

Из этого выражения видно, что можно выделить три способа управления скоростью асинхронного двигателя:

1) изменение частоты питающего напряжения посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь статора двигателя (частотное регулирование)

2) изменение числа пар полюсов двигателя

3) изменение скольжения двигателя .

На практике чаще применяются более сложные принципы управления:

1. U/f- регулирование (вольт-частотное или скалярное управление);

2. Векторное управление.

Векторный тип управления(ВУ)

ВУ позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин «векторное управление». Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени. Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением положения ротора путем вычислений по другим параметрам двигателя. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток.

На надежность, стоимость и качество характеристик электропривода существенно влияют число измеряемых параметров и точность измерений. Для векторного управления АД необходимо измерять по крайней мере две из четырех доступных измерению переменных:

1. токи статора АД;

2. напряжения на зажимах статора АД;

3. угловая скорость ротора АД;

4. угловое положение ротора АД

Рациональные области применения асинхронных электроприводов с векторным управлением: специальные станки и обрабатывающие центры, в т.ч. с позиционированием; сложные подъемно-транспортные механизмы, лифты; электрический транспорт; в т.ч. электромобили, центрифуги и т.п.