Р

Рис.5.16. Механічні характерис-

Тики синхронного двигуна

егулювання швидкості синхронних двигунів здійснюють лише зміною частоти живлення, як вверх від основної швидкості, так і вниз. Регулювання швидкості зміною числа пар полюсів обмотки статора неможливо, бо ротор має стале число полюсів. Оскільки швидкість синхро-нного двигуна не залежить від напру-ги, то напругу змінюють лише при пуску потужних двигунів з метою обмеження пускового струму. При цьому процес пуску синхронного двигуна такий же як і асинхронного.

Процеси, які протікають в синхронному двигуні при зміні часто-ти за умови , аналогічні відповідним процесам в асинхронному двигуні з короткозамкненим ротором. Тому при регулюванні швидкості співвідношення між частотою і напругою будуть такими же. Регулювання швидкості частотою є двозонним; механічні характеристики абсолютно жорсткі, діапазон регулювання практично необмежений (рис.5.16).

Частотне керування, будучи фактично єдиним способом регулю-вання швидкості синхронних двигунів, характеризується такими же показниками, що і частотно-керовані асинхронні двигуни з коротко-замкненим ротором, але дозволяє регулювати коефіцієнт потужнос-ті, що є його основною перевагою. Додатковою перевагою є можли-вість регулювання струмом збудження максимального момента: за збільшення струму збудження збільшує і одночас-но збільшується коефіцієнт потужності . Окрім того, за жив-лення обмотки статора напругою прямокутної форми можна здійс-нювати покроковий режим роботи з електромагнітною фіксацією положення ротора.

5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму

Способи гальмування асинхронних і синхронних двигунів різні. Гальмування асинхронних двигунів, як і двигунів постійного стру-му незалежного збудження, можна здійснювати гальмування з від-дачею енергії в мережу, динамічним гальмуванням і гальмуванням противмиканням.

Г

Рис.5.17. Механічні характеристики при гальмуванні з віддачею енергії

альмування з віддачею енергії в мережу використо-вують при переході з вищої швидкості на нижчу, напри-лад, при зміні числа пар по-люсів (рис.5.17). Коли швид-кість , двигун працює в режимі генератора парале-льно з мережею, якій віддає електричну енергію, рівну за вираху-ванням втрат. При цьому він споживає реактивну потужність для збудження. Цей процес відбувається на ділянці механічної характе-ристики .

Динамічне гальмування зв’язано з живленням обмотки статора постійним струмом. Для переходу з режиму двигуна у гальмівний режим контактором К1 відключають обмотку статора від мережі, а контактором К2 подають постійну напругу такої величини, щоби постійний струм створював намагнічуючу силу, еквіваленту намаг-нічуючій силі змінною струму (рис.5.18,а).

Постійний струм в обмотці статора створює нерухоме магнітне поле, основна гармоніка якого зумовлює синусоїдний закон розпо-ділу індукції. В роторі, що обертається під дією сили інерції, інду-кується струм, який створює магнітне поле, нерухоме відносно ста-тора.

а

б

Рис.5.18. Схема включення (а) і механічні характеристики (б) асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором в режимі динамічного гальмування

Взаємодія цих магнітних полів спричиняє гальмівний мо-мент, який залежить від величини постійного струму і швидкості обертання ротора. При цьому максимальний момент пропорційний квадрату струму статора, а критичне ковзання є сталим. На рис.5.18,б наведено характеристики для двох значень струму .

Гальмування противмиканням досягається шляхом переклю-чення на ходу двох фаз обмотки статора, що призводить до зміни направлення обертання магнітного поля статора (перехід з точками в точку А на рис.5.19). Ротор при цьому обертається проти магнітного поля і гальмується. Коли швидкість знизиться до нуля, двигун відмикають від мережі. Якщо цього не зробити, то двигун почне розганятися у протилежну сторони – відбувається його реверс.

Г альмування противмиканням двигунів з короткозамкненим ро-тором супроводжується великим струмом, бо двигун споживає по-тужність з мережі і одночасно перетворює кінетичну енергію систе-ми у електричну. Гальмування відбувається дуже швидко і викорис-товується, в основному, у реверсивних електроприводах.

У

Рис.5.19. Механічні характеристики при гальмуванні противмиканням

випадку гальмування асинхронного двигуна з фазним ротором на час гальмування в коло ротора вводиться додатковий опір з метою обмеження струму. Обмежити гальмівний струм у двигуні з корот-ко-замкненим ротором можна вве-денням в коло статора додаткового опору, бо це еквівалентно зменшенню напруги живлення.

Г альмування синхронних двигунів при сталій частоті напруги живлення здійснюють шляхом динамічного гальмування, при якому обмотку статора контактором К1 відмикають від мережі і замикають контакто-ром К2 на резистори R (рис.5.20). Механічні характеристики при цьому подібні до механічних характеристик асинхронного двигуна в режимі динамічного гальмування (рис.5.18,б).Інтенсивність гальмування залежить від опору резисторів і струму збудження.

В

Рис.5.20. Принципова схема

включення СД в режимі дина-

мічного гальмування

реверсивних електроприводах з час-тотним керуванням використовують га-льмування з віддачею енергії у мережу, а у нереверсивних – динамічне гальмування.

Контрольні запитання і задачі

1. З якого рівняння можна визначити способи регулювання шви-дкості асинхронних двигунів з короткозамкненим і фазним рото-ром?

2. Визначити критичне ковзання асинхронного двигуна з корот-козамкненим ротором, якщо і .

3. Якщо напруга живлення асинхронного двигуна зменшиться на 10%, то як зміниться його момент?

4. Чи буде змінюватись критичне ковзання при зміні напруги живлення асинхронних двигунів?

5. Яким повинно бути відношення напруги до частоти у випадку частотного регулювання швидкості асинхронного двигуна, якщо момент навантаження ?

6. У чому відмінність автономного інвертора напруги від автоно-много інвертора струму в частотних перетворювачах?

7. Як здійснюється пуск синхронних двигунів?

8. Від чого залежить момент синхронного двигуна?

9. Як здійснюють регулювання коефіцієнта потужності синхрон-них двигунів?

10. Якими способами можна гальмувати асинхронний двигун з короткозамкненим ротором?

Розділ 6