книги из ГПНТБ / Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

При небольшой мощности дпигатсля (до 0,5 кВт) и системах реверсивного электропривода могут примениться двухтактные маг­ нитные усилители. Основным недостатком таких усилителей явля­ ется ннэкнй к. н. д., что объясняется необходимостью включения в главной цепи балластных сопротивлений. На рис. 5-45 покапана схема реверсивной системы электропривода МУ — Д, в которой двухтактный МУ имеет относительно повышенный к. п. д. Двух­ тактный! МУ состоит из двух однотактных усилителей 1 М У it 2МУ. При подаче положительного сигнала управления (нрп «открывании») на 1МУ и отрицательного (соответственно «закрывании») на 2М У полярность на выходе будет такова, что положительным будет зажим А. При этом к цепям рабочих обмоток 2 М У будет приложено напряжение, полярность которого совпадает с проводящим направ­ лением вентилей. С целью ограничения тока в этих цепях в них включаются балластные сопротивления Изменение полярности управляющих сигналов на противоположные приводит к изменению полярности напряжения на выходе МУ: положительным теперь будет зажим В. Теоретически к. п. д. рассматриваемой схемы со­ ставляет 66%, практически же его величина не превышает 30%, чем и объясняется применение двухтактных усилителей только для приводов малой мощности.

5-5. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗМЕНЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Изменение напряжения асинхронного двигатели приводит к изменению критического момента, тогда как критическое скольжение остается постоянным. В случае ненасыщенной магнитной цепи ма­ шины критический момент изменяется пропорционально квадрату напряжения.

Рис. 5-46. Механические характеристики асинхрон­

ного электродвигателя при снижении напряжения;

Uu > U\ > U« > и3. ■

а — при короткозамкнутом роторе; б — при введенном в цепь роторп добавочном сопротивлении.

На рис. 5-46 показаны механические характеристики дпигатсля при различных напряжениях на зажимах статора. Со снижением напряжения уменьшается модуль жесткости механических харак-

280

терпстпк. Кроме того, со снижением скорости уменьшается допус­ тимый момент (пунктирные линии иа рис. 5-46). В этом случае ои определяется ио (4-15), равно как и при параметрических способах

Рис.. 5-47. Схемы асипхроииого электропривода, скорость которого регулируется путем иэмепоппя напряжения па зажимах двигателя.

а — с автотрансформатором; б — с тиристорным ре­ гулятором напряжения.

регулирования, связанных с изменением сопротивлении в цепи статора или индуктивного сопротивления в цепп ротора.

Для увеличения допустимого момента при пониженных скорос­ тях в цепь ротора двигателя вводится нерегулируемое добавочпое

смотрено в § 4-3. При использова­ нии для этой цели автотрансформатора изменение напряжения

осуществляется путем изменения его коэффициента трансфор­ мации. Одновременно с изменением напряжения изменяется и эквивалентное сопротивление автотрансформатора: со снижением

281

напряжения эквпвалоптпоо сопротивление растет. Прп увеличении R | 2 п а:ц 2 в соответстппп с (2-53) уменьшается критическое сколь­ жение асинхронного двигателя. Следовательно, со снижением напря­ жения на зажимах дипгателя рассматриваемым способом одновре­ менно с уменьшением крнтгтческого момента будет уменьшаться и критическое скольжепне. Соответствующие атому случаю механи­ ческие характеристики показаны на рис. 5-48. Из этих характерис­ тик вндно, что с уменьшением напряжения сокращаются участки механических характеристик, обладающие отрицательной жестко­ стью. Кроме того, в рассматриваемом случае оказывается затрудни­ тельным введение обратных связен в систему регулирования ско­ рости с целью увеличения модуля жесткости механических характе­ ристик. В связи с этим регулирование скорости асинхронных дви­ гателей с помощью автотрансформаторов осуществляется для меха­ низмов с вентиляторной нагрузкой и в небольших пределах, соответ­

Прп использовании управляемых вентилей . регулирование напряжения двигателя осуществляется путем изменения угла а

гармоники, содержит 5-ю, 7-ю, 11-ю и другие нечетные и некратные трем гармоппческпе составляющие. Одпако амплитуды высших гармонических составляющих напряжения обычно невелики, и они практически пе оказывают влияния на развиваемый двигателем момепт.

При анализе работы ТРИ с асппхропным двигателем последпнй представляется актпвно-нидуктппнон нагрузкой, соответствующей схеме замещения двпгателл, приведенной на рис. 5-49. Для этой

Ri 2 — суммарное сопротивление фазы обмотан статора

иэквивалентного сопротивления фазы ТРИ;

—приведенное к обмотке статора активное сопро­

тивление цепи одной фазы ротора, включая и добавочное сопротивление.

282

Из (5-55) следует, что угол нагрузил 0 для асинхронного двига­ теля зависит от скольжения. На рис. 5-50 приведена типичная зависимость 0 (s), построенная с по­

мощью (5-55).

Зависимость величины первой гармонической составляющей напря­ жения двигателя от значений а н 0 аналитически нс выражается. На рис. 5-51 показаны зависимости и г (0) для ряда значений а.

Механические характеристики асннхроиного двигателя при регули­ ровании напряжения с помощью ТРИ могут быть построены па основании соотношения

где H/pji — момент на граничной механической характеристике, соот­ ветствующей углу а = 0:

к. V

51ч. гр

V Vijv+.r-'.

а' = (Hi -f- R T) ,R ,\

R T — активноо сопротивление тири­ стора в проводящем направлении.

жается модуль жесткости механических характеристик.

283

С целью увеличения диапазона регулирования скорости в асинхронных электроприводах с ТРИ используются такие же обрат­ ные связи, как и в системе Г — Д. Как правило, наиболее часто применяется отрицательная обратная связь по'скорости, осущест­ вляемая с помощью тахогонератора. Механические характеристики электропривода для этого случая показаны на рис. 5-52 штрихпунктирными линиями.

На практике некоторое распространенно получили способы регулирования скорости асинхронного двигателя, осуществляемые путем несимметричного изменения напряжения на зажимах его статора. Линейные напряжения, приложенные к зажимам статора в соответствии со схемой па рис. 5-53, и общем случае не равны

друг другу: \ЬаЪ\ ф | t/bc| ^ | t / cal.

Если магнитная цепь асинхронного двигателя по насыщена, то система несимметричных напряжении с помощью метода сим­ метричных составляющих может быть заменена двумя системами симметричных напряжении соответственно прямой и обратной пос­ ледовательностей, которым соответствуют магнитные потоки дви­ гателя, вращающиеся в противоположных направлениях. Если принять угловую скорость прямого поля о)Пр = со0 за положитель­ ную, то угловая скорость обратного ноля со0ор = — со0. В соот­ ветствии с этим скольжение относительно поля прямой последова­ тельности

284

Момент, развиваемый двигателем, при асимметричной системе напряжений равен алгебраической сумме моментов, обусловленных полями прямой и обратной последовательностей:

•^Af.oOp = ^н.я^обР*’

M K, n — критический момент при симметричном номинальном

*К1 —4’к2 —4к.и:

R,

у Щ + х-к

Из (5-58) — (5-60) следует:

Значения линейных напряжений прямой и обратной последова­ тельностей могут быть найдены из уравнений:

285

Относительные значения напряжении ирямои и обратной после­ довательностей равны:

где [7,|. л — номинальное линейное напряжение двигателя.

Для реализации рассматриваемого способа регулирования скорости асинхронного двигателя псиользуются разнообразные схемы несимметричного включения активных и реактивных сопротив­ лений в цепи обмоток статора двигателя, а также схема, представ­

ЙоСр = "з" — °+ ^'ат (a+ l)J йс.я-

При /сат == 1, когда отсутствует асимметрия налряжешш сети, йцр— йс.зи [70ор = 0. При кат — 0 имеет место однофазное вклю-

286

чение двигателя при закорачивании зажимов статора Ъс. В этом случае

Отсюда следует, что при однофазном включении асинхронного двигателя критические моменты прямой и обратной последователь­

низких скоростей будет отрицательной (рис. 5-55, б). Модуль жест­ кости рассматриваемой механической характеристики в тормозном

тикой находят некоторое прпмепенпо в подъемно-транспортной технике.

Следует подчеркнуть, что при регулировании скорости асин­ хронного двигателя путем изменения степени асимметрии напряже­ ний па статоре имеет место плохое использование двигателя, так как при одинаковых допустимых токах в его обмотках развиваемый им момент значительно меньше, чем при питании от источника с сим­ метричными напряжениями. В связи с этим рассматриваемый способ регулирования используется только в тех случаях, когда работа двигателя на пониженной скорости носит кратковременный характер.

Регулирование скорости асинхронных двигателей возможно также осуществить путем изменения не величины питающего напря­ жения, а его фазы. Именно этот способ используется в системе асинхронного двухдвпгательного электропривода, в которой статор

287

одного из двигателей может поворачиваться. Эту систему принято

2 83

в роторе этого двигателя, повернется в сторону отставания на угол 0 — рв пр относительно вектора э. д. с. АД1. Соответствующая этому случаю векторная диаграмма показана на рис. 5-57, б. Под действием суммы э. д. с. роторов обоих двигателей в их цепи про­ ходит ток

н АД2, следует определить активные составляющие тока относитель­ но векторов Ё\Д и Ё'.?'. Если принять за основной вектор Ё'„" = C2Ks, то в соответствии с векторной диаграммой на рис. 5-57, б Е'Д = = Z?2t<se- -?0. Отсюда после некоторых преобразований, аналогичных

Отсюда моменты, развиваемые двигателями, равны [см. (3-11)]:

Из полученного выражения видно, что прп нзменеппн угла 0 рассогласования положения статоров изменяется максимальный

Отсюда впдпо, что прп повороте двигателя АД2 достигается тот же эффект, что и при изменении напряжения в однодвигательном асинхронном электроприводе.

Механические характеристики для рассматриваемой системы электропривода показаны на рис. 5-58. При согласованном положе­ нии роторов, когда 0 = 0 , система асинхронного электропривода с поворотным статором пмеет такую же механическую характерис­ тику, как обычный двухдвпгательпый электропривод с двумя