Перелік посилань

1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982, - 392 с.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1981, - 576 с 3. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов, - М.: Єнергоатомиздат, 1985, - 560 с.

Тема 9 „системи регульованого електропривода змінного струму”

9.1 Частотно-регульований електропривод з асинхронним двигуном

Застосування частотного регулювання швидкості значно розширює можливості використання асинхронних електроприводів у різних галузях промисловості. У першу чергу це відноситься до установок, де виробляється одночасна зміна швидкості декількох асинхронних двигунів ( АД ), що приводять у рух, наприклад, групи текстильних машин, конвеєрів, рольгангів і т.п. Використовується частотний принцип регулювання швидкості асинхронних двигунів і в індивідуальних установках, особливо в тих випадках, коли необхідно одержати від механізму високі кутові швидкості, наприклад, для центрифуг, шліфувальних верстатів і т.д. Живлення асинхронних двигунів здійснюється при цьому не від загальної мережі, а від перетворювача частоти , енергія до якого підводиться від мережі постійної частоти f_1c і напруги U_1c. На виході перетворювача, як правило, міняється не тільки частота f₁, але і напруга U₁. Для перетворення частоти можуть бути використані електромашині чи напівпровідникові пристрої, що розрізняються за принципом дії і конструкції.

Можливість зміни швидкості асинхронного двигуна при регулюванні частоти f₁ випливає безпосередньо з виразу w₀=2pf₁/p, з якого видно, що синхронна швидкість АД прямо пропорційна частоті напруги статора. При регулюванні частоти виникає також необхідність регулювання напруги джерела живлення. Дійсно, е.р.с. обмотки статора асинхронного двигуна пропорційна частоті і потоку

Е₁ = сФf₁ .

З іншого боку, зневажаючи в першому наближенні спаданням напруги на опорах обмотки статора, тобто полягаючи DU₁=I₁ »0, можна записати:

U₁ » E₁ або U₁ » kФf₁.

З приведеного виразу випливає, що при незмінній напрузі джерела живлення U₁ і регулюванні його частоти змінюється магнітний потік асинхронного двигуна.Зокрема, зменшення частоти f₁ приводить до зростання потоку і як наслідок до насичення машини і збільшенню струму намагнічування, що зв'язано з погіршенням енергетичних показників двигуна, а в ряді випадків і з його неприпустимим нагріванням. Збільшення частоти f₁ знижує потік двигуна, що при постійному моменті навантаження на валу відповідно до вираження М = kФf₂cosj₂ приводить до зростання струму ротора, отже до перевантаження його обмоток по струму при недовикористаній сталі. Крім того, з цим зв'язане зниження максимального моменту і перевантажувальної здатності двигуна.

Для найкращого використання АД при регулюванні швидкості зміною f₁ необхідно регулювати напругу одночасно у функції частоти і навантаження.

Регулювання напруги лише у функції однієї частоти з урахуванням характеристики механізму може бути реалізоване в розімкнутих системах частотного управління.

Регулювання напруги у функції навантаження можна здійснити, як правило, лише в замкнутих системах, у яких при використанні зворотних зв'язків напруга при даній частоті може змінюватися в залежності від навантаження.

Зміна частоти джерела живлення дозволяє регулювати швидкість асинхронного двигуна як вище, так і нижче основноі. Звичайно при регулюванні вище основноі швидкості частота джерела живлення перевищує номінальну не більш ніж у 1,5 –2 рази. Зазначене обмеження обумовлене насамперед міцністю кріплення обмотки ротора. Крім того, з ростом частоти живлення помітно збільшуються величини потужності втрат, які зв'язані з втратами в сталі статора. Регулювання швидкості униз від основної, як правило, здійснюється в діапазоні до 1:10 – 1:15. Нижня межа частоти обмежена складністю реалізації джерела живлення з низькою частотою, можливістю нерівномірності обертання і рядом інших факторів. Використання двигунів спеціальної конструкції дає можливість розширити діапазон регулювання за рахунок збільшення верхньої межі швидкості. Нижня межа швидкості може бути зменшена шляхом введення в схему управління різних зворотних зв'язків.

Якщо при регулюванні частоти живлення напруга змінюється таким чином, що Ф=const, то припустимий момент на валу асинхронного двигуна при частотному управлінні швидкості також буде незмінним ( М_доп = const ).