Г л а в а ч е т ы р н а д ц а т а я
АМПЛИТУДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ В РАЗОМКНУТЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
14.1 Общие положения
Из
известного соотношения, связывающего
скорость вращения магнитного поля АД
и частоту питающего напряжения, то есть
из соотношения
следует, что изменением частоты f1
можно осуществлять регулирование
скорости АД – так называемое частотное
регулирование,
или амплитудное регулирование скорости
АД изменением частоты питающего
напряжения.
Частотное регулирование скорости АД – наиболее эффективный способ, широко применяемый для разомкнутых систем асинхронного электропривода (АЭП). Этот способ регулирования скорости в АЭП очень эффективен для механизмов с большим числом АД, скорость которых надо менять одновременно (секции рольгангов и конвейеров, текстильные машины и др.).
В
этих АЭП питание группы двигателей
осуществляется от общего преобразователя
частоты (ПЧ) любого типа (см. рис. 14.1).
Такая система регулирования скорости
наиболее проста и дешева, особенно при
неизменной статической нагрузке на
исполнительных механизмах.
Экономическая целесообразность частотного регулирования группы механизмов с индивидуальными асинхронными приводами особенно велика при повторно-кратковременном режиме с частыми реверсами и интенсивным торможением.
Ранее, при рассмотрении электромеханических свойств асинхронного двигателя [2, 3, 6] была получена зависимость максимального (критического) момента АД от величин питающего напряжения и частоты сети, а именно:
.
(14.1)
Далее индекс «ф» – фазное напряжение – будет опускаться.
Из
(14.1) следует, что для сохранения неизменной
перегрузочной способности АД (
)
при постоянной статической нагрузке
необходимо при частотном регулировании
скорости поддерживать соотношение
.
(14.2)
Далее будет показано, что это лишь один из возможных законов частотного регулирования.
Рассмотрим, как будет реагировать АД на регулирование частоты напряжения на статоре (f1=var) при неизменной амплитуде этого напряжения (U1=const).
Известно,
что
.
Если пренебречь незначительным падением
напряжения в обмотке статора (то есть
принять r1≈0
и ΔU1≈0),
то
или
.
При U1=const:
- уменьшение f1 приводит к увеличению магнитного потока (Ф) в двигателе, к насыщению магнитной системы АД. Увеличится ток намагничивания, потребляемый из сети. Это ухудшит энергетические показатели АД (уменьшатся cos φ и КПД – η), увеличится нагрев обмотки статора, а от нее и всего АД.
-
уменьшение
f1
приводит к снижению магнитного потока,
что при постоянной нагрузке АД (
)
приводит к увеличению тока ротора I2
и к перегреву
обмотки ротора.
Кроме того, как следует из соотношения
(14.1), увеличение f1
приведет к снижению перегрузочной
способности АД (уменьшится МК).
Наилучшее частотное регулирование скорости АД – это регулирование при одновременном изменении f1 и U1=φ(f1 и МС). Это более сложное регулирование, реализуемое только в замкнутых системах АЭП. Законы такого частотного регулирования рассмотрены далее в разделе 14.2.
Регулирование
– более простое, реализуемое в разомкнутых
системах АЭП.
Диапазон
частотного регулирования АД рассматривается
как произведение двух составляющих:
- диапазон регулирования вниз и
- диапазон регулирования вверх.
Величина Д2 ограничивается прочностью крепления обмотки ротора, а также ростом потерь в стали статора при больших частотах.
Величина Д1 ограничивается сложностью преобразователя частоты для малых частот, а также возможной неравномерностью вращения АД, для устранения которой надо усложнять схемы управления, вводить в них обратные связи.
Таким образом, общий диапазон частотного регулирования скорости АД составляет:
.
Диапазон регулирования Д2 может быть увеличен в 2 раза за счет применения специальных АД.