![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Основы частотного управления асинхронными двигателями
- •Введение
- •1. Способы регулирования частоты вращения ад
- •2. Преобразователи частоты для регулируемого электропривода
- •3. Формирование и регулирование выходного напряжения аин
- •4. Основные характеристики ад при работе с номинальной частотой и напряжением
- •4.1. Принцип действия ад
- •4.2. Режим холостого хода ад
- •4.3. Процессы в ад под нагрузкой
- •5. Основные принципы построения систем частотно-регулируемого электропривода
- •6. Основные способы частотного управления ад
- •6.1. Схема замещения ад при переменной частоте
- •6.2. Закон частотного управления
- •6.3. Законы частотного управления с постоянством магнитного потока.
- •6.4. Системы частотного управления с регулируемым скольжением
- •7. Динамические режимы работы частотно-регулируемого электропривода
- •8. Векторное управление асинхронным электроприводом
- •9. Основные программируемые параметры преобразователей частоты
- •Параметры задания режимов пуска, разгона и торможения
- •Параметры задания вольтчастотной характеристики
- •Параметры задания выходной частоты преобразователя
- •Параметры установки защит
- •Литература
- •Оглавление
4. Основные характеристики ад при работе с номинальной частотой и напряжением
4.1. Принцип действия ад
На
статоре АД размещена симметричная
трехфазная обмотка, у которой оси фаз
смещены в пространстве на
.
Обмотка статора подключена к трехфазной
симметричной системе напряжений, по
обмоткам фаз протекают синусоидальные
токи, сдвинутые во времени на треть
периода. В результате образуется
вращающееся магнитное поле, частота
которого
(4.1)
Трехфазная короткозамкнутая обмотка ротора выполнена в виде «беличьей клетки ». Вращающееся магнитное поле пересекает витки обмотки ротора и индуцирует в них э.д.с., под действием которой в обмотках фаз ротора протекают токи. На проводники с током в магнитном поле действуют электромагнитные силы. Совокупность этих сил создает электромагнитный момент, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем.
При
равенстве электромагнитного момента
и момента на валу, частота вращения
ротора равна
.
Относительная разность частот вращения
магнитного поля и ротора называется
скольжением:
(4.2).
Наличие
скольжения - основная особенность
асинхронной машины. В двигательном
режиме
,
при
имеет место генераторный режим работы
параллельно с сетью, при
- генераторный режим торможения
противовключением. Скольжение
соответствует режиму идеального
холостого хода, а
- режиму короткого замыкания.
Обмотка
ротора пересекается магнитным потоком
с частотой
,
поэтому частота индуцируемой в ней
э.д.с.
(4.3)
4.2. Режим холостого хода ад
В
режиме идеального холостого хода
,
и ротор не оказывает влияние на процессы
в двигателе. Если в первом приближении
пренебречь потерями и потоком рассеяния,
то фазу статора можно представить в
виде идеальной катушки (рис 4.1 а,б)
а) б) в)
рис 4.1. Схема замещения (a), векторная диаграмма (б), вебер – амперная характеристика (в) АД в режиме холостого хода
Н
(4.4)
,
где
- обмоточный коэффициент;
-
число витков обмотки статора;
-
основной магнитный поток.
Отсюда следует, что магнитный поток определяется величиной и частотой напряжения:
(4.5)
Ток двигателя в данном режиме является намагничивающим и определяется только потоком и магнитными свойствами магнитопровода, т.е. вебер- амперной характеристикой (рис. 4.1 в).
Эти два положения, касающиеся определения потока и тока намагничивания, являются основой для анализа процессов в реальных АД.
4.3. Процессы в ад под нагрузкой
Для анализа установившегося режима АД используют схему замещения и векторную диаграмму (рис 4.2 а, б).
а)
б)
Рис 4.2. Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б)
асинхронного двигателя
На
схеме замещения сопротивление
,
определяет величину нагрузки на валу.
Сопротивления
и
учитывают электрические потери и потоки
рассеяния
в обмотках статора и ротора. Сопротивление
учитывает действие основного магнитного
потока
,
пересекающего обмотки статора и ротора.
Основной поток наводит в обмотках
статора и ротора приведенного АД э.д.с.
.
Полные потоки статора и ротора:
,
.
Каждый из этих потоков индуцирует соответствующую э.д.с.
Э
(4.6)
,
где
- активная составляющая тока ротора
Из схемы замещения
,
из векторной диаграммы
.
Таким образом, выражение момента через скольжение имеет вид
(4.7)
Зависимость
приведена на рис. 4.3,а. Учитывая, что
можно путем пересчета перейти от
характеристики
к механической характеристике АД (рис.
4.3б).
Отличительной
особенностью АД является наличие
максимального момента при некотором
критическом значении скольжения
.
При увеличении нагрузки до
двигатель теряет устойчивость и
останавливается. Физически это объясняется
тем, что с ростом скольжения цепь ротора
приобретает все более индуктивный
характер, увеличивается угол
,
соответственно уменьшается активная
составляющая тока ротора.
а) б)
Рис 4.3. Зависимость момента от скольжения (а) и механическая характеристика АД (б)
Кроме
того, с ростом нагрузки уменьшается и
поток двигателя. Из векторной диаграммы
видно, что чем больше ток
,
тем больше падения напряжений на
сопротивлениях статора, тем меньше при
заданном
,
э.д.с.
,
связанная с основным потоком.
Учитывая что
,
откуда
,
получим другое выражение для момента:
(4.8)
Е
(4.9)(на линейном участке механической
характеристики), то можно принять, что
,
тогда
,
т.е. при малых скольжениях момент определяется магнитным потоком и частотой тока ротора.