ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ ПРИ НОМИНАЛЬНОМ НАПРЯЖЕНИИ

Управление частотой ири постоянном, в частности но­минальном, напряжении на выводах двигателя дает воз­можность расширить диапазон регулирования скорости вверх от ее номинального значения за счет повышения ча­стоты при той же мощности преобразователя частоты. Мо­мент, который может развивать двигатель в этом режиме, уменьшается примерно обратно пропорционально квадрату частоты. Характеристики можно улучшить форсированием напряжения с увеличением нагрузки по закону Y=Ka-

Поведение асинхронного двигателя при неизменном напряжении и переменной частоте описывается общими уравнениями гл. 1 при постоянном значении параметра напряжения 7=1. Так как с увеличением частоты роль первичных активных сопротивлений уменьшается, ими в большинстве случаев можно пренебречь.

Круговые диаграммы при различных повышенных зна­чениях частоты можно строить по данным круговой ди­аграммы при номинальной частоте. Шкалы параметра а окружностей s=0, s=oo и эллипса центров не обличаются от соответствующих шкал в номинальном режиме U— :=UIJ0Ma.

Положение точки идеального холостого хода s=0 (р= =0) легко и с большой точностью определяется по вектору тока идеального холостого хода при номинальной частоте простым соотношением

h 0 /юном/ О.

Действительно, ток ІЮ определяется выражением

I =0 !-----------

10 ном Гі _|_ Гоа _|_ j (Xe _|_ Xi) а г

но Гі мало в сравнении с остальной частью знаменателя, которая растет с увеличенном частоты. Поэтому при 'а>1 можно принять, что ток холостого хода изменяется обратно пропорционально частоте при неизменной фазе.

Построение круговых диаграмм выполняется по мето­дике, изложенной в гл. 1 (достаточно только принять 7=1 и пренебречь первичными активными сопротивлениями).

Масштаб первичного тока не зависит от частоты, а вто­ричного выражается через масштаб первичного той же формулой, что И В режиме иЦ — const, потому что это со­отношение зависит только от сопротивлений машины и не зависит от напряжения на ее выводах. Так как в данном режиме частота выше номинальной, то роль г мала, мас­

штаб вторичного тока практически также не зависит от частоты и можно принять:

тп=тп{ 1+ті).

Масштаб мощности не зависит от частоты. Действитель­но, согласно формуле (1.43) и при учете того, что в данном случае v=l,

/Пр=тіС/ф, иоМтл cos ai,

а угол ai уменьшается с увеличением частоты и можно счи­тать COS Стійкі.

Масштаб момента изменяется обратно пропорционально частоте согласно формуле (1.43):

Шр MlU<hr номР1

тм =------------------------ т„.

М. тс С01НПМ

2 р fmo. j

На рис. 2.12 показаны круговые диаграммы, построен­ные изложенным методом в масштабе для частот 50(a),

100 (6) и 150 (в) Гц и относящиеся к тому же двигателю, что и выше.

Как в режиме UIfi=const, так и в режиме t/=const, круговые диаграммы с изменением частоты деформируют­ся. Диаметр окружности в обоих случаях уменьшается. Но если в режиме Ujfi== const он уменьшаетя при регулирова­нии частоты вниз от номинальной, то теперь он уменьша­ется при регулировании частоты вверх от номинальной (рис. 2.13,а). В первом случае окружность тока смещается

к вектору напряжения, во втором — от него. Такая дефор­мация круговых диаграмм происходит в первом случае вследствие возрастания влияния активных сопротивлений статора при понижении частоты, во втором случае — вслед­ствие возрастания индуктивных сопротивлений при повы­шении частоты.

Влияние регулирования частоты в режиме постоянного напряжения на круговые диаграммы и характеристики Дви­гателя можно выяснить, рассмотрев изменение рабочего потока двигателя при изменении частоты и нагрузки.

На рис. 2.13,6 показано относительное изменение пото­ка в зависимости от абсолютного скольжения f5, при по­стоянных значениях частоты статора «, а на рис. 2.13, в — в зависимости от а при постоянных значениях f$. За 100% принято значение потока Фо при номинальной частоте и холостом ходе двигателя.

При нагрузке (одинаковых значениях р) поток сни­жается при уменьшении частоты статора тем медленнее, чем выше абсолютное скольжение. С изменением частоты статора ЭДС при холостом ходе остается неизменной и не­значительно уменьшается при нагрузке. Поэтому измене­ние тока статора определяется преимущественно его пол­ным сопротивлением. Ток при повышении частоты умень­шается вследствие возрастания индуктивных сопротивле­ний рассеяния статора. Момент уменьшается обратно про­порционально квадрату частоты, а мощность — обратно пропорционально первой степени частоты (так как возрас­тает угловая скорость вращающегося поля). Максималь­ное значение мощности, которую может развить двигатель, уменьшается при увеличении частоты из-за уменьшения тока вследствие возрастания индуктивных сопротивлений.

На рис. 2.14,а приведены кривые момента двигателя в зависимости от абсолютного и относительного скольже-

ний при разных значениях частоты статора. Рис. 2.14,6 пг казывает влияние частоты на параметры механической хе рактеристики. Характеристики, приведенные на рис. 2.14,t показывают влияние частоты на ток, момент, полезнуи мощность, cos<p и скольжение при постоянной подведенно мощности. Полезная мощность несколько снижается, а от носительное скольжение возрастает при увеличении ча­стоты.

Избежать снижения максимальной мощности пои уве­личении частоты МОЖНО соответствующим увеличением Не пряжения, с тем чтобы компенсировать падение напряж ния в индуктивных сопротивлениях статора.

Однако для этого потребуются довольно значительно увеличение напряжения по сравнению с номинальным р следовательно, соответствующее увеличение мощности пре образователя, питающего двигатель.

При сравнении асинхронного двигателя с двигателе»' постоянного тока следует учитывать, что при регулирова нии скорости последнего ослаблением поля его мощност также уменьшается по условиям коммутации.

Автоматическое регулирование и управление в электро приводах с частотным управлением и двухзонным регули рованием скорости может быть реализовано по тем ж. принципам, что и в современных схемах автоматическогс управления приводами постоянного тока.