Лекции по автоматическому электроприводу / Глава 11
.docГЛАВА 11. Регулируемые ЭП переменного тока
11.1. Принципы построения и управления регулируемым СЭП
переменного тока
На сегодняшний день существует следующая классификация регулируемых ЭП ~тока:
Силовая часть
СЭП
со звеном постоянного
тока с непосредственным
ПЧ
с АИН с АИТ с преобразоват,
ведомыми сетью с циклоконверторами с тиристорными
регуляторами напряжения
автономный – выходная частота не зависит от входной;
источник напряжения – не меняет напряжение от нагрузки. АКБ приближена к ИН.
источник тока – имеет большое внутреннее сопротивление.
АВК – асинхронный вентильный каскад.
- частота на статоре
двигателя;
- частота сети.
Основные принципы управления скоростью двигателя состоят в следующем:
(ипсилон)
– относительное напряж;
(ню) – относительная частота статора;
где
.
а)
;
РИС
б)
- на агрегатах с вентиляторной мех.
характеристикой: насосы, компрессоры;
РИС
в)
- на подъемных механизмах, намоточно-размоточных
у-вах;
РИС
11.2. Схемы силовой части регулируемого ЭП ~ тока
1. Схема с АИН
РИС
– тиристоры
выпрямителя;
– тиристоры инвертора;
- фильтр;
- возвратный диодный мост для пропуска
реактивной энергии со стороны статора
АД;
- коммутируемые
диоды и конденсаторы для принудительного
закрывания тиристоров.
- управление
напряжением и частотой статора по закону
а), б) или в)
Достоинства схемы:
- пригодна для многодвигательного привода;
- простая схема коммутации тиристоров инвертора;
Недостатки:
- для реверсивного ЭП требуется реверсивный выпрямитель;
-
наличие силового конденсатора
и
возвратного моста
усложняет схему.
Рассмотрим следующие способы модуляции сигнала:
а) амплитудная (АИМ)
б) широтная (ШИМ) (частота 1 – 2 кГц) дает более гладкие и синусоидальные величины с малым содержанием высших гармоник, но схемы коммутации инвертора значительно сложнее
2. Схема с АИТ
РИС
Схемы
с АИТ называют схемами с частотно-токовым
управлением. Контур тока обеспечивает
стабилизацию выпрямленного тока
,
т.е. стабилизацию тока статора двигателя
.
Достоинствами схем с АИТ являются:
- упрощенная схема силовой части;
- реверсивный привод может быть организован на нереверсивном выпрямителе.
Недостатком схемы является:
- невозможность использования АИТ при многодвигательном приводе;
- сложная схема коммутации тиристоров инвертора.
3. Схема с непосредственным преобразованием частоты (циклоконвертор)
РИС
Звено
постоянного тока отсутствует. Трехфазное
напряжение на двигателе формируется
благодаря модуляции напряжений ТП1 –
ТП3 с помощью синусоидальных сигналов
,
и
,
подаваемых на входы указанных
преобразователей.
Достоинства:
- высокий КПД (отсутствует цепь постоянного тока);
- высокое быстродействие преобразователя;
Недостатки:
- большое количество тиристоров (36 шт.);
-
,
где
- круговая частота сети, поэтому
используется для тихоходных мощных ЭП
4. Схема с тиристорным регулятором напряжения
РИС
Меняется только напряжение Механическая характеристика
РИС
Добавочные сопротивления и запретная зона
вводятся для тепловой защиты двигателя.
5. Схема силовой части АВК
РИС
Выпрямитель
на диодах, инвертор на тиристорах
Регулирование
скорости происходит благодаря введению
добавочной ЭДС в ротор, что реализуется
с помощью инвертора.
.
Диапазон регулирования скорости
составляет
Достоинства:
- плавность регулирования;
- высокий КПД (энергия скольжения рекуперируется в сеть).
Недостатки:
-
низкий
;
- относительно небольшой диапазон регулирования скорости.
11.3. Математические модели АД
Рассматривается трехфазный АД.
Допущения:
1) распределение намагничивающих сил по окружности статора – синусоидальное
2) обмотки фаз статора и ротора симметричны
3) потерями в стали статора и ротора пренебрегаем
4) насыщение магнитной системы машины отсутствует
1. ДУ электрической и механической части АД
Запишем
уравнения статорной и роторной цепи
АД, считая, что
.
статор:
,
где
(пси) – потокосцепление фазы статора;
ротор:
,
где ' – приведенная величина ротора к
цепи статора.
Перейдем к векторной форме записи уравнений
Приведем
уравнения к одной системе координат,
вращающейся со скоростью
.