1.Частотное регулирование
•Наиболее перспективный способ регулирования частоты вращения
АД, он обеспечивает глубокое, плавное и экономичное регулирование
•Для изменения частоты питания между промышленной сетью с постоянной частотой 50 Гц и АД устанавливают преобразователь частоты (ПЧ) на транзисторах или тиристорах.
•ПЧ - на полную мощность АД.
•Способ основан на изменении n1.
•Зависимость Mm от напряжения и частоты
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
m U 2 p |
|
m U 2 p |
|
U 2 |
|
||||
M |
|
|
1 1 |
|
|
|
1 |
1 |
C |
1 |
|
|
m |
2 f X |
|
|
|
' |
2 |
|
|||||
|
|
k |
|
2 |
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
2 f1 |
|
(L1 L2) |
|
f1 |
|
|||
•Соотношение максимальных моментов при |
разных частотах |
Никаноров В.Б. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
m1 |
U 2 |
f 2 |
|
|
|
|
|
|
11 |
12 |
|
|
|
|
Mm2 |
|
|
|
|||
|
U 2 |
f 2 |
|
|
|||
|
|
|
12 |
11 |
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
||
•Для устойчивой работы АД необходимо сохранение перегрузочной способности k=Mm/Mн>1,7…2.
M |
m1 |
M |
|
|
|
|
|
|
|
m2 |
k |
|
|
|
|
|
|
Mн1 |
Mн2 |
|
|
|
|
|
||
|
U11 f11 |
|
Mн1 |
|||||
•Основной закон частотного |
|
|||||||
регулирования |
|
|
U |
12 |
f |
|
Mн2 |
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
•1. Для обеспечения постоянства |
|||
максимального момента (при Мн1=Мн2) - |
|||
закон изменения частоты и напряжения |
|||
питания |
|
||
U |
1 |
const |
напряжение следует изменять |
|
прямо пропорционально частоте |
||
|
|
f1 |
|
При этом мощность пропорциональна частоте |
|||
. P2 Mн 2 Mн2 f1(1 s) / p
Никаноров В.Б.
• |
2. Режим постоянной |
M |
f |
M |
н2 |
f |
12 |
const |
|
|
мощности |
U1 |
|
н1 11 |
|
|
|
||
|
const |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Закон регулирования |
|
f1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Допускается (из условия прочности) |
|
|
|
|
|
|
||
|
увеличение частоты вращения в 1,5 – 2 раза |
|
|
|
|
|
|
||
|
выше номинальной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
•Уменьшение частоты вращения возможно в 10 – 15 раз ниже
номинальной.
•Нижний предел частоты определяется сложностью реализации
ПЧ с низкой частотой, а так же увеличением неравномерности вращения привода на низких частотах.
• Таким образом, частотное регулирование позволяет плавно
изменять частоту вращения в диапазоне до 20 – 30 при высоких значениях КПД (АД и ПЧ).
Никаноров В.Б. |
33 |
2.Регулирование изменением числа p
• На статоре - полюснопереключаемые обмотки, при
переключении секций обмотки получают разное р.
• При изменении р изменяется n1.
• Способ - только для АД с кз ротором.
• Промышленностью серийно выпускаются
многоскоростные двигатели. (Так для серийного
4А180М12/8/6/4, имеющего 12, 8, 6 и 4 полюса, частота вращения изменяется в соотношении 500, 750, 1000 и 1500 об/мин).
•Недостатки:
•большие габариты, масса и
стоимость по сравнению с односкоростным АД.
•регулирование ступенчатое, а
не плавное.
Никаноров
|
3. Регулирование изменение |
|
|
|
|||||
|
скольжения |
M |
н |
|
R' |
|
R' |
||
• |
Скольжение при постоянном моменте |
s |
|
|
1 |
2 |
c |
2 |
|
|
нагрузки и частоте питания |
|
|
|
2 |
|
2 |
||
|
|
|
m1U1 |
|
|
U1 |
|||
|
Возможны два способа регулирования: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А) изменением напряжения U1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б) изменением активного сопротивления обмотки ротора R2!. |
|
|||||||
|
1.Регулирование изменением U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Техническая реализация: тиристорный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
регулятор напряжения, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
автотрансформатор включенный в цепь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обмотки статора - сложна. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение можно только уменьшать |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вниз от номинального. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sk = const, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mm уменьшается пропорционально U12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон мал - резко уменьшается λk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• 2.Регулирование путем включения в цепь обмотки
ротора добавочных сопротивлений Rд
• - только для АД с фазным ротором, который имеет кольца для
подключения Rд.
•Rд - на длительный режим работы.
•При этом Mm=const, а sk возрастает.
•Механическая характеристика при Rд=0 – естественная, при Rд>0 – реостатные.
•При постоянном моменте нагрузки при увеличении сопротивления ротора частота вращения уменьшается..
• |
Диапазон регулирования |
выше (до 2,4:1), чем при |
регулировании U1, |
• |
но велики электрические |
потери в обмотке ротора и Rд |
Никаноров В.Б. |
36 |
•Требуемое Rд для уменьшения частоты вращения с n2 (скольжение по естественной характеристике s ) M до n2’(скольжение по искусственной реостатной характеристике su) может быть получено из
m U 2 (s) 1 1 s
1R2'
При работе соответственно по естественной |
R' |
m U 2 |
s |
|
|
|
||||||||||||||
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||||
характеристике |
|
|
|
2 |
M |
н |
|
1 |
|
|
e |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
•По искусственной характеристике |
|
|
|
R' |
R |
|
|
|
m U 2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
Д |
|
1 |
|
1 |
s |
u |
||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
M |
н |
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
•Откуда при постоянном моменте Мн и |
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
su |
|
|
1) |
|
||||||
частоте питания |
|
|
|
RД R2 |
|
( s |
e |
|
|
|||||||||||
Скольжение по естественной |
|
|
n n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
e |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
характеристике |
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И искусственной характеристике |
s |
|
n n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Никаноров |
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
16.Ускоренное торможение АЭП
•- необходимо для повышения эффективности
работы ПМ.
•Торможение АД начинается после отключения его от сети, торможение происходит только под действием малого по величине момента трения в подшипниках, то выбег двигателя может достигать десятков… сотен секунд.
•Для уменьшения времени торможения используют режимы ускоренного электромагнитного торможения.
•Суть этих методов состоит в изменении знака электромагнитного момента и превращении его в тормозной момент.
Никаноров В.Б. |
38 |
1.Торможение противовключением
В работающем АД путем изменения порядка подключения двух фаз
к сети практически мгновенно изменяется направление вращения поля статора,
меняется взаимное перемещение поля статора и ротора,
электромагнитный момент меняет знак и становится тормозным. |
|||||||
При этом скольжение |
n |
n |
n |
|
n |
|
|
|
s 1 |
2 |
1 |
|
2 1 |
|
|
|
n1 |
|
n1 |
bb |
n |
||
Из- за инерционности ротора n в |
|
|
|
n2н a |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
первый момент сохраняется, и АД |
|
|
|
|
|||
работает в т. “b” |
|
|
|
|
|
|
|
Под действием значительного по |
|
|
|
|
|||
величине тормозного М ротор |
|
|
|
|
|
||
тормозится по механической |
|
|
|
c |
M |
||
характеристики торможения |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
противовключения из т.”b” в т. “с”
. В т. ”с” АД необходимо отключить от сети, в противном случае
АД начнет вращаться в обратном направлении (реверс). Преимущество – большой тормозной М во всем диапазоне n Недостатки : необходимость установки датчика нулевой скорости для отключения АД в т. ”с”, 39 а также большие Рэ2 s из-за большого скольжения s>1.
2.Динамическое торможение
•- обмотку статора отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока.
•Постоянный ток статора создает неподвижное в пространстве поле n1=0.
•При вращении ротора в нем наводится ЭДС Е n2 и создается
тормозной М.
•Для реализации способа необходим источник постоянного тока. Недостаток способа – недостаточная эффективность торможения при малых частотах вращения, когда М стремится к нулю.
n
b |
a |
n2н
-M |
M |
Никаноров В.Б. |
40 |