- •Федеральное агентство по образованию
- •Оглавление
- •1 Электропривод с асинхронным электродвигателем
- •1.1 Теоретические сведения
- •1.1.1 Механические характеристики асинхронного двигателя
- •1.1.2 Динамическое торможение
- •1.1.3 Режим противовключения
- •1.1.4 Рекуперативное торможение
- •1.1.5 Регулирование скорости вращения с помощью тиристорного преобразователя напряжения
- •1.1.6 Частотный способ регулирования скорости
- •1.2 Лабораторная работа №5 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным электродвигателем в двигательном режиме»
- •1.2.1 Определение зависимости момента от потерь
- •1.2.2 Определение естественной характеристики электродвигателя
- •1.2.3 Определение реостатной характеристики асинхронного электродвигателя
- •1.2.4 Определение статической характеристики электропривода с асинхронным электродвигателем при изменении питающего напряжения
- •1.2.5 Указания по оформлению отчёта
- •1.2.6 Контрольные вопросы
- •1.3 Лабораторная работа № 6 «Изучение способов регулирования скорости»
- •1.3.1 Регулирование скорости вращения двигателя изменением сопротивления реостата в цепи ротора
- •1.3.2 Регулирование скорости вращения двигателя изменением питающего напряжения
- •1.3.3 Контрольные вопросы
- •1.4 Лабораторная работа № 7 «Исследование электропривода с асинхронным двигателем в генераторном режиме»
- •1.4.1 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме рекуперативного торможения.
- •1.4.2 Снять характеристики электродвигателя в режиме торможения противовключением
- •1.4.3 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения
- •1.4.4 Контрольные вопросы:
- •1.5 Лабораторная работа № 8 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным двигателем в переходном режиме»
- •15.1 Изучение переходных процессов при пуске и торможении электродвигателя
- •1.5.2 Изучение переходных процессов при сбросе и набросе нагрузки.
- •1.5.3 Изучение переходных процессов при изменении добавочного сопротивления в роторной цепи
- •1.5.4 Контрольные вопросы:
- •1.6 Лабораторная работа № 9 «Исследование работы системы преобразователь частот с автономным инвертором напряжения - асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором»
- •1.6.1 Определение статической механической характеристики
- •1.6.2 Регулирование скорости вращения двигателя согласованным изменением частоты и величины напряжения статора
- •1.6.3 Контрольные вопросы:
- •1.7 Лабораторная работа № 10 Исследование асинхронного электродвигателя с тиристорным преобразователем напряжения
- •1.7.1 Контрольные вопросы:
- •2. Исследование электропривода с синхронным двигателем
- •2.1 Краткая теория
- •2.2 Определение статической механической характеристики
- •2.2.1 Указания по проведению эксперимента
- •2.3 Определение статической угловой характеристики двигателя
- •2.3.1 Указания по проведению эксперимента
- •2.4 Определение статической характеристики в режиме динамического торможения
- •2.4.1 Указания по проведению эксперимента
- •Список литературы
1.1.6 Частотный способ регулирования скорости
Частотный способ является одним из наиболее перспективных и широко используемых в настоящее время способов регулирования скорости асинхронного двигателя (АД). Принцип его заключается в том, что, изменяя частоту f питающего АД напряжения, можно изменять его синхронную скорость холостого хода w0, получая тем самым различные искусственные характеристики. Этот способ обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне, получаемые характеристики обладают высокой жесткостью.
Рис. 1.10. Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи ТПН
Рис. 1.11. Механические характеристики асинхронного двигателя с ТПН
Частотный способ к тому же отличается и еще одним весьма важным свойством: при регулировании скорости АД не происходит увеличения его скольжения, как это имеет место, например, при реостатном регулировании. Поэтому данный способ регулирования оказывается наиболее экономичным.
Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы — коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности — одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо изменять и значение этого напряжения. Закон изменения напряжения при этом зависит от характера момента нагрузки. При выборе соотношений частота - напряжение исходят из условия сохранения перегрузочной способности АД. При этом, добиваясь таких соотношений, при помощи преобразователей частоты различной конструкции, между частотой и напряжением, которые позволяют максимизировать отношение Мк/Мс.
Различные типы преобразователей частоты (ПЧ), которые нашли применение в области частотного асинхронного электропривода, могут быть разделены на две группы, отличающиеся друг от друга по используемым техническим средствам и структуре.
К первой группе относятся машинные или вращающиеся преобразователи, в которых для получения переменной частоты используются обычные или специальные электрические машины. Ко второй группе преоброзавательй частоты принадлежат статические преобразователи.
В настоящее время широко применяются статические преобразователи. Название это они получили потому, что система построена на статических элементах и устройствах, таких, как полупроводниковые приборы, конденсаторы и т. д. Большое внимание, которое уделяется вопросу создания регулируемых статических преобразователей частоты, определяется теми высокими технико-экономическими показателями, которые приобретает регулируемый частотный электропривод в случае их использования. Повышаются КПД системы регулирования (он достигает 0,85—0,9) и ее быстродействие, устраняется шум при работе.
Все статические ПЧ могут быть разделены на две группы:
ПЧ без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети и нагрузки (непосредственный ПЧ);
преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока (двухзвенные ПЧ).
Рассмотрим ПЧ со звеном постоянного тока. Функциональная схема ПЧ показана на рис. 1.12. Силовая часть ПЧ этого типа состоит из двух основных блоков: управляемого выпрямителя УВ и управляемого инвертораУИ. Напряжение сетиUi стандартной частотыf подается на входУВ, преобразующего переменное напряжениеU1 в постоянноеE0. Это напряжение можно регулировать в широких пределах с помощью схемы управленияСУУВ. Выпрямленное и регулируемое напряжениеЕо подается на входУИ, который преобразует напряжение постоянного токаЕо в трехфазное переменное напряжениеUрегрегулируемой частотыfper. Частота выходного напряженияfperУИ задаемся его схемой управленияСУУИ в функции сигнала управления.
В зависимости от способа коммутации тока вентилей инверторы делятся на ведомые сетью и автономные. В инверторах, ведомых сетью, коммутация тока с вентиля на вентиль обеспечивается напряжением переменного тока источника питания.
В автономных инверторах для коммутации тока используются дополнительные элементы — конденсаторы и катушки индуктивности. В электроприводах с частотным управлением чаще используются автономные инверторы.
Автономные инверторы делятся на два класса — инверторы напряжения и тока. Автономные инверторы напряжения (АИН) имеют в качестве источника питания источник напряжения. Если АИН питаются от управляемого выпрямителя, то на выходе выпрямителя для этого устанавливается конденсатор большой емкости. В результате АИН имеет жесткую внешнюю характеристику, т. е. с изменением тока нагрузки напряжение АИН практически не изменяется. Вследствие таких свойств при использовании АИН управляющими воздействиями на асинхронный двигатель являются частота и напряжение.
Рис. 1.12. Схема ПЧ со звеном постоянного тока
Автономные инверторы делятся на два класса — инверторы напряжения и тока. Автономные инверторы напряжения (АИН) имеют в качестве источника питания источник напряжения. Если АИН питаются от управляемого выпрямителя, то на выходе выпрямителя для этого устанавливается конденсатор большой емкости. В результате АИН имеет жесткую внешнюю характеристику, т. е. с изменением тока нагрузки напряжение АИН практически не изменяется. Вследствие таких свойств при использовании АИН управляющими воздействиями на асинхронный двигатель являются частота и напряжение.
Автономные инверторы тока (АИТ) обладают свойствами источника тока, для чего их питание осуществляется от источника тока. При использовании в качестве источника питания управляемого выпрямителя на его выходе для придания ему такого свойства устанавливается дроссель с большой индуктивностью. При использовании АИТ управляющими воздействиями на АД являются частота и ток статора.
Каждый из видов автономного инвертора имеет в частотно-управляемом асинхронном электроприводе свою область применения. Достоинством АИН является независимость выходного напряжения от частоты и момента нагрузки.