1.4. Исследование замкнутой системы

Для исследования замкнутой системы следует щелкнуть левой кнопкой "мыши" по соответствующей надписи в главном меню. При этом на экране появится следующее меню:

- при программной реализации регулятора;

- при схемной реализации регулятора.

Щелчком левой кнопки "мыши" выбирается необходимое исследование.

1.4.1. При программной реализации регулятора

При выборе данного пункта появляется меню:

- при приложении управляющего воздействия;

- при приложении возмущающего воздействия.

В свою очередь каждый из этих пунктов имеет подразделы:

- при скачкообразном;

- линейно изменяющемся.

При выборе любого из режимов на экране появляется окно "закон регулирования". Затем поочередно, после подтверждения (ОК), появляются окна:

"параметры двигателя",

"параметры преобразователя",

"параметры воздействия".

Описание задания всех параметров приведено в 1.2.

2. Теоритическое описание системы преобразователь частоты асинхронный электродвигатель

0. . Статические режимы работы асинхронного двигателя (АД)

2.1.1 Сравнительная характеристика основных способов регулирования скорости ад

В статическом режиме механическая характеристика асинхронной машины описывается следующим уравнением [1]:

, (2.1)

где

Uф – фазное напряжение питания;

S = (_о - ) /_о – скольжение;

_о = 2pf/р – угловая частота АД при в режиме идеального холостого хода;

f – частота напряжения питающей сети;

р – число пар полюсов АД;

R1, R2 – активное сопротивление статорной и приведенное роторной цепей АД соответственно;

Х₁ = Х_1н;

Х₂ = Х_2н;

Хк =  Х_кн;

Х  =  Х _н,

Х_к = Х₁ +Х₂ – индуктивное сопротивление короткого замыкания;

Х₁, Х₂ - индуктивное сопротивление статорной и приведенное роторной цепей АД соответственно.

Из (2.1) следует, что регулирование угловой частоты (скорости) АД возможно путем изменения следующих параметров:

- активного сопротивления роторной цепи;

- индуктивных сопротивлений роторной и статорной цепей;

- напряжения питания;

- числа пар полюсов;

- частоты напряжения питающей сети.

2.1.2. Описание основных законов частотного регулирования

Частотное регулирование скорости осуществляется исходя из соотношения

_о = 2pf/р. (2.2)

Однако необходимо учитывать следующее: величина ЭДС Е₁ обмотки статора, определяемая как

Е₁ = с Ф f, (2.3)

пропорциональна частоте f и магнитному потоку Ф. Если пренебречь падением напряжения в статорной цепи, то

U= Е₁ = с Ф f. (2.4)

Следовательно, при U = const и f = var происходит изменение магнитного потока АД, что, при уменьшении частоты, ведет к увеличению Ф, то есть к насыщению машины, увеличению ее тока намагничивания, а значит, к ухудшению условий нагрева АД. Кроме того, так как момент асинхронного двигателя пропорционален его магнитному потоку, то изменение последнего влечет за собой изменение перегрузочной способности двигателя в процессе регулирования. Поэтому наиболее целесообразным является изменение в процессе регулирования, наряду с частотой, и напряжения питания АД.

Закон совместного изменения частоты и величины напряжения питания выбирается из условия получения постоянной перегрузочной способности АД, а именно:

_____________

Ui / Uн = fi / fн  Мс () / Мн , (2.5)

где Ui , Uн – i–е и номинальное значения напряжения питания соответственно;

fi , fн – i-е и номинальное значения частоты соответственно;

Мс, Мн – статический и номинальный моменты соответственно.

Из (1.5) видно, что закон изменения напряжения питания определяется не только законом изменения его частоты, но и характером изменения статического момента Мс (_i), то есть формой механической характеристики механизма. Наиболее типичными являются три варианта изменения статического момента:

1. Мс = const, то есть момент статичекий не зависит от скорости;

2. Рс = const, то есть Мс = Рс /  - регулирование при постоянной мощности;

3. Мс = Мн ( / _н)² - регулирование при вентиляторном моменте.

Исходя из (1.5) для первого случая при Мс = const закон совместного изменения напряжения и частоты имеет вид:

U/f = const. (2.6)

Если регулирование производится при постоянной мощности, то

. (2.7)

При вентиляторном моменте

= const. (2.8)

В зависимости от закона согласования величины и частоты напряжения питания АД семейства частотных характеристик будут иметь различный вид.

Несмотря на высокие качественные показатели и, в частности, высокие энергетические показатели частотного регулирования применялось оно до последнего времени достаточно редко. Прежде всего это объяснялось несовершенством конструкции преобразователей частоты. Первые преобразователи частоты были электромашинными и включали в себя четыре электрических машины мощностью примерно равной мощности рабочего двигателя. Поэтому они отличались большими габаритами, обилием вращающихся элементов, низкими КПД и cos φ.

В последние годы были разработаны и стали серийно выпускаться тиристорные, а затем транзисторные преобразователи частоты, которые характеризуются высокой надежностью, высокими энергетическими показателями, малыми габаритами и отсутствием вращающихся частей. С появлением таких преобразователей частотное регулирование скорости АД стало преобладающим.