Вопросы и задания

1. Приведите Т- и Г-образные схемы замещения АД.

2. Что такое электромеханическая мощность АД и как он рассчитывается из схем замещения ?

3. Приведите формулу Клосса. От каких параметров АД и как зависят величины критического момента и критического скольжения ?

4. Приведите семейство механических характеристик АД в зависимости от величины напряжения питания статора.

5. Приведите семейство механических характеристик АД в зависимости от величины напряжения питания статора.

6. Приведите семейство механических характеристик АД в зависимости от частоты напряжения питания статора.

7. Приведите семейство механических характеристик АД при пропорциональном изменении величины и частоты напряжения питания статора.

8. Приведите семейство механических характеристик АД в зависимости от величины сопротивления роторной цепи.

14. Автоматическое регулирование частоты вращения ад с короткозамкнутым ротором изменением величины напряжения питания

Рассмотрим разомкнутое и замкнутое регулирование.

Разомкнутое регулирование

Схема на рис.14.1 содержит регулятор напряжения, которым поддерживается на статоре АД напряжение, действующее значение которого U₁ равно заданному u_ЗН. Частота напряжения постоянно равна сетевой ω_С. Механические характеристики при изменении U₁ изменяются так, что критическое скольжение s_KP остаётся постоянным, а критический момент изменяется пропорционально (13.6). АД может работать только на устойчивом участке механической характеристики при s<s_KP. Диапазон регулирования частоты, равный разности частот вращения в точках 1 (при номинальном напряжении) и 2 (при минимально допустимом напряжении) зависит от величины момента сопротивления М_С нагрузки – чем больше М_С, тем больше диапазон. В любом случае указанный диапазон не превышает 15…20 % от номинальной частоты вращения, что является недостатком разомкнутого регулирования.

Замкнутое регулирование

В САР замкнутого типа (рис.14.2) введена обратная связь по скорости (сигнал u_OCC) и регулятор скорости РС. Источник напряжения регулируемый (ИНР) изменяет напряжение U₁ статора по действием сигнала u_РC до тех пор, пока наступит равенство сигналов u_OCC и u_ЗC, что соответствует равенству заданной ω_З и фактической ω частот вращения АД.

Особенностью схемы САР частоты вращения замкнутого типа является то, что ею обеспечивается устойчивая работа АЭП как на устойчивом, так и на неустойчивом участках механической характеристики АД. Этим обеспечивается возможность регулирования частоты вращения во всем диапазоне скоростей двигательного режима – от 0 до ω_С. Для доказательства этого произведем вывод механических характеристик АЭП для установившихся режимов работы привода, содержащего двигатель, источник напряжения регулируемый и элементы автоматики.

Считая естественную характеристику М_ЕСТ АД базовой, все искусственные характеристики М определяем согласно пропорции

(14.1)

Выразим естественную механическую характеристику как функцию частоты вращения ω:

(14.2)

Напряжение U₁ согласно функциональной схемы рис.14.2 определится как

(14.3)

где k_ИHP, k_PC и k_OCC – коэффициенты передачи ИНР, РС (регулятор скорости принят П-типа) и цепи обратной связи;

k_Σ – общий коэффициент усиления блоков автоматики.

Подставив в (14.1) выражения (14.2) и (14.3), получим выражение механической характеристики автоматизированного электропривода (рис.14.2):

(14.4)

Семейство механических характеристик АЭП при различных значениях ω_ЗС, приведено на рис.14.3. Характеристики АЭП имеют S-образный вид. При частотах ω_ЗС и ω_С момент М обращается в ноль. Рабочие участки механических характеристик, имеющие отрицательный наклон, выходят из значений частоты холостого хода, равных сигналу задания ω_ЗС.

Как видно из рис.14.3, механические характеристики получаются довольно мягкими, особенно в области малой нагрузки – малого момента сопротивления М_С. Жесткость β рабочего участка механической характеристики АЭП

(14.5)

может быть сделана сколь угодно большой за счет увеличения общего коэффициента усиления k_Σ. Однако, с увеличением k_Σ увеличивается также напряжение U₁ статора АД (14.3). Увеличивать U₁ можно до значения номинального напряжения U_1НОМ., иначе возникнет перегрузка по току обмотки статора АД. Более того, при частотах вращения меньших ω_КР, необходимо даже снижать напряжение U₁ с тем, чтобы уменьшить ток статора I₁, который при ω< ω_КР и при U₁= U_1НОМ практически равен пусковому значению I_1ПУСК (рис.14.2).

Следовательно, реально не удастся получить жесткие механические характеристики АЭП, что является недостатком способа регулирования частоты вращения АД изменением только величины напряжения U₁ статора.