ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫИ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Способы регулирования скорости асинхронных двигателей

Анализ уравнений асинхронного двигателя позволяет определить возможные способы регулирования его частоты вращения.

АД по своей природе обладает ограниченными регулировочными свойствами. При питании от сети со стабильной частотой двигатель имеет установившуюся скорость, близкую к синхронной, которая вследствие высокой жесткости механической характеристики мало зависит от момента нагрузки.

Согласно (1) при постоянном моменте нагрузки Мс изменение угловой скорости (скольжения) может быть достигнуто за счет изменения напряжения питания статора, величины активных и индуктивных сопротивлений, частоты питающего напряжения и числа пар полюсов машины. Причем изменение синхронной угловой скорости возможно только при изменении частоты питающего напряжения или числа пар полюсов. При любом способе регулирования в роторе выделяется мощность, пропорциональная скольжению двигателя. Различие заключается в величине этой мощности и способах ее поглощения.

Перечисленные основные способы обычно классифицируются следующим образом:

1) параметрическое регулирование, связанное с изменением активных или активно - индуктивных сопротивлений в цепи статора;

2) изменение числа пар полюсов двигателя;

3) изменение параметров источника питания двигателя. Этот способ осуществляется изменением:

• напряжения питания двигателя;

• частоты источника питания двигателя.

На практике нашли применение:

частотное регулирование скорости асинхронного двигателя, при котором управляют частотой и формируют напряжение на статоре;

• частотно-токовое, при котором управляют частотой и формируют ток статора;

• векторное управление, при котором регулируют частоту и формируют вектор основного потокосцепления двигателя.

При введении добавочных симметричных активных сопротивлений (реостатное регулирование) в статор их величину можно изменять плавно только у двигателей малой мощности, а для двигателей средней и большой мощности необходимо использовать контактные или бесконтактные ключи. Ввиду ограниченного числа ступеней невозможно получить равномерное регулирование скорости. С увеличением добавочного сопротивления снижаются критический момент Мк и жесткость механических характеристик, а потери скольжения полностью выделяются в самой машине.

Этот способ регулирования пригоден только для двигателей, имеющих повышенное скольжение в номинальном режиме. Диапазон регулирования скорости таким способом не превышает 1,15-1,2.

При введении индуктивных сопротивлений в статор также уменьшаются sK и Мк, кроме того, снижается не только КПД двигателя, но и его коэффициент - мощности. Потери энергии скольжения будут такими же, как и при введении активных соп ротивлений.

Многие механизмы не требуют плавного регулирования скорости. В этом случае в приводе можно использовать многоскоростные асинхронные двигатели. Такие двигатели имеют два конструктивных исполнения:

• с уложенными в одни пазы статора несколькими обмотками на различное число пар полюсов;

• с одной обмоткой, допускающей такое переключение ее секций, что образуется различное число пар полюсов.

Многоскоростные двигатели с несколькими обмотками в одном пазу статора существенно уступают второй разновидности по габаритам, массе, КПД, коэффициенту мощности. Однако способ регулирования скорости переключением секций обмотки малопригоден для автоматизации.

В АД с короткозамкнутым ротором имеются два входных независимых управляющих воздействия - амплитуда и частота напряжения, подводимого к статору. Применение тиристорных преобразователей напряжения (регуляторов напряжения), обеспечивающих регулирование амплитуды первой гармоники напряжения при постоянной частоте сети, позволяет обеспечить плавный пуск и оптимизировать энергетические показатели (потери, потребляемую мощность, коэффициент мощности) при изменении нагрузки. Однако, наиболее эффективным и экономичным является частотное регулирование.