АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

■Чч

Плавное изменение синхронной скорости вращения магнитного поля асинхронного двигателя, как это следует из уравнения п0 = 60/У/?, возможно только за - счет плавного изменения ча­стоты h напряжения, подводимого к двигателю. В случае, если хасинхронный двигатель получает питание от синхронного генера­тора (СГ), то, как следует из приведенного уравнения, плавное изменение частоты возможно только за счет плавного изменения скорости вращения синхронного генератора. Широкие пределы изменения частоты напряжения СГ требуют широких пределов из­менения скорости его вращения. Это приводит к необходимости в качестве приводного двигателя СГ применять двигатель постоян­ного тока независимого возбуждения, управляемого по системе Г—Д или СП—Д. В прокатном производстве этот способ имеет широкое применение для питания двигателей рольгангов с инди­видуальным приводом. Общая принципиальная схема регулирова­ния скорости вращения асинхронного двигателя изменением ча­стоты напряжения синхронного генератора представлена на рис. 52,

Из схемы видно, чго СГ приводи гея во вращение двигателем постоянного тока ДП, управляемым по системе ТП—Д* Мощность СГ при одновременной работе всех регулируемых двигателем АДг, . . , АДП должна быть равна суммарной мощности двш т - телей с учетом их к п д Мощность приводного двигателя ДП без учета потерь в СГ должна быть равна мощности СГ, а мощность тиристорного преобразователя Т соответственно должна равняться мощности ДП. Если принять за 100% мощность регулируемых

асинхронных двигателей, то установленная мощность преобразо­вательных установок без учета потерь равна 300% При этом со­ставной частью преобразовательной установки частоты является сложная и дорогостоящая система ТП—Д для управления двига­телем ДП

Для асинхронного двигателя можно принять, что э д. с, наводимая в обмотке статора, практически равна подводимому к двигателю напряжению.

Ег = 4,44Аю1/1Ф = с[хФ «а иф (III 35)

Формула показывает, что изменение частоты питающего на­пряжения приводит-в зависимости от величины напряжения к из­менению магнитного потока двигателя Например, если-тзеличина напряжения иф при регулировании частоты остается неизменной, то магнитный поток двигателя изменится обратно пропорционально частоте. При уменьшении частоты fx магнитный поток двигателя возрастает, а следовательно, происходит увеличение тока холо­стого хода Поэтому диапазон изменения частоты для серийных двигателей ограничен

При изменении частоты, как следует из уравнений (II 83) и

(11.84), меняется величина критического скольжения (sn =

т) и максимального момента, развиваемого ДЬиГатбЛем;

М = —_______ ^_______

2щ(Х1 + Х'2)-

Учитывая, что в выражении максимального момента при изме­нении частоты пропорционально изменяются индуктивные сопро­тивления и синхронная скорость вращения, получим, что при С/ф = const максимальный момент двигателя будет меняться обратно пропорционально квадрату частоты:

Л*шах~-^. (III.36)

Величина критического скольжения обратно пропорциональна частоте

(Ш. 37)

а угловая синхронная скорость вращения пропорциональна частоте

Юо_:М_. (III.38)

Искусственные механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты питающего напряжения для случая иф — const представлены на рис. 53, а.

Регулирование скорости изменением частоты при £/ф = const происходит при постоянной мощности.

Постоянство напряжения (£/ф = const) в рассматриваемой схеме обеспечивается регулированием напряжения возбудителя ВСГ. Для привода рольгангов при регулировании частотой жела­тельно иметь жесткие механические характеристики при высокой перегрузочной способности. Для обеспечения постоянной перегру­зочной способности двигателя последний должен работать с по­стоянным потоком. Как следует из формулы (111.35), для этого і необходимо при изменении частоты соответственно менять напря­жение, т. е. обеспечивать

== const. • • (III.39)

/і

Изменение напряжения при изменении частоты в рассматри­ваемой схеме на рис. 52 обеспечивается автоматически в соответ­ствии с уравнением (111.35).

Изменение напряжения СГ-при изменении .частоты в соответ­ствии с уравнением (111.35) приводит к тому, что максимальный момент двигателя остается постоянной величиной, а величина ^критического скольжения и синхронная скорость вращения меня­ются в соответствии с уравнениями (II.83) и (11.65).

Искусственные механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты питающего напряжения для случая ІУф//і = const представлены на рис. 53, 6. Регулирование скорости происходит при постоянном моменте.

При регулировании скорости вращения асинхронного двига­теля изменением частоты к. п. д. самих двигателей получается

а

б

Рис 53 Механические характеристики асинхронного дви гателя при регулировании скорости вращения изменением частоты при постоянной мощности (а) и постоянном моменте (6)

/ — fx < 50 Гц, 2 — fx = 50 Гц, 3 — > 50 Гц

высоким, и этот метод регулирования можно было бы считать эко­номичным, если бы не трехкратное преобразование энергии и по­тери в преобразовательных агрегатах.