ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕКТРО­ПРИВОД

МЕХАНИЗМЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Электроприводы механизмов непрерывного действия работают в продолжительном режиме, поэтому при необходимости регули­рования их скорости целесообразность использования преобразо­вателей напряжения определяется, особенно при управлении ко­роткозамкнутыми асинхронными двигателями, зависимостью мо­мента статической нагрузки от скорости и требуемым временем работы на пониженной скорости.

Как следует из § 5.5, при Mc=const использовать асинхрон­ные двигатели, управляемые напряжением, для продолжительной работы на пониженной скорости в общем случае экономически не­целесообразно даже при небольшом диапазоне регулирования из - за больших потерь энергии в электроприводе и низкого КПД, а также необходимости значительно завышать мощность коротко - замкнутых двигателей.

Большой класс механизмов непрерывного действия, для кото­рых в основном применяются асинхронные приводные двигатели,

составляют турбомеханизмы (вентиляторы, насосы и т. д.), момент статической нагрузки которых зависит от скорости. Турбомеханиз­мы, как правило, работают на сеть с противодавлением, поэтому их нагрузочная характеристика Mc=f{Q) в значительной мере зависит от соотношения HcjH0, где Но— напор турбомеханизма при нулевом расходе (Q) жидкости или газа и Q=QN Нс — ста­тический напор в системе [126].

Зависимость статического момента на валу турбомеханизма можно выразить в функции относительного противодавления Лс = Яс/Я0. При работе на сеть с по­стоянными параметрами [129]

(QJQN)* — hc

———. (6.38)

При выводе (6.38) принято, что при Q=0 и fi— Од? момент на валу для большинства турбомеханизмов может быть взят равным 0,4 Mcn■ Анализ пока­зывает, что при возрастании hc уменьшается требуемый диапазон регулирования скорости турбомеханизма для изменения его производительности от номиналь­ного значения (Q=Qn) до нулевого (Q=0). В этом случае

D = V Н0/Нс. (6.39)

По данным [126, 129], в реальных условиях hc— (0,25-.-0,9).

Для оценки возможностей использования регулируемых напряжением ко­роткозамкнутых асинхронных двигателей для привода турбомеханизмов в [130] получено выражение для Хр в этом случае исходя из потерь в роторе асинхрон­ной машины:

Лп2(0,4С1 + 0,6|/Сі9)(1/^С1- l+sN)

— ; , (6.40)

(&,//Сг +1 Ро) ЗдгЕдг

где q= Q/Qn — относительный расход; Сх = |/7ic -}- qz (1 — hc).

Далее приведены рассчитанные по (6.40) требуемые значения коэффициен­та "кр для серии асинхронных двигателей 4А (приняты следующие усредненные параметры: s/*/=0,025, Ро=:0,5) в предположении, что двигатель может длитель­но работать при любом расходе q, изменяющемся от 0 до 1:

hc.................................... 0 0,2 0,4 0,6 0,8

Хр... . ..... 6,2 5,4 4,2 3,0 1,9

При работе в магистралях с большим противодавлением (hc>0,6) коэффи­циент завышения установленной мощности двигателя не так велик и для приво­да турбомеханизмов может оказаться целесообразным (технически и экономи­

чески) применять управляемые напряжением короткозамкнутые двигатели еди­ной серии 4А. В этом случае помимо надежности и простоты полупроводнико­вого преобразователя и возможности получения требуемого диапазона регули­рования скорости в разомкнутых системах также близки значения потребляе­мой активной энергии при параметрическом и частотном управлении асинхрон­ным двигателем, особенно при небольшом времени работы насосной установки с q<l [130]. Примером турбомеханизмов такого типа являются насосы город-

Как отмечалось ранее, в последнее время [45, 46, 122] обсуж­дается возможность применения тиристорных преобразователей напряжения для нерегулируемых по скорости асинхронных элек­троприводов, работающих в перемежающемся режиме S6 [29], когда периоды работы с нагрузкой чередуются с периодами, в те­чение которых двигатель работает на холостом ходу (Мс^=:0). Ис­пользование преобразователей для таких электроприводов дикту­ется не технологическими требованиями, а обусловлено возможно­стью уменьшения энергии, потребляемой электроприводом, по сравнению с работой на естественной характеристике в зоне номи­нальной скорости. Очевидно, при общем числе часов работы в году Т ЭКОНОМИЯ электроэнергии будет тем больше, чем выше Т1 — число часов работы в режиме холостого хода, когда Мс~0. Для оценки количественных показателей но экономии электроэнергии в табл. 6.2 приведены значения энергии, потребляемой за год дви­гателем 4А100Ь6УЗ при работе в зоне номинальной скорости на естественной (W) и регулировочной характеристиках {W2) с s= =sOnT=0,032. При расчетах принято 7=6000 ч, момент нагрузки в течение времени Ті |ісі=0,05, в течение времени Т2={Т—Т) момент |іс2= 1. В табл. 6.2 указано также значение электроэнер­гии, сэкономленной за год, ДЦ7=Ц7х—W2. При расчете W и W2 учитывалась мощность на валу, потери в меди статора, ротора и стали статора.

Как следует из табл. 6.2, широкое внедрение тиристорных пре­образователей напряжения для минимизации потерь в нерегули­руемых асинхронных электроприводах, работающих часть времени в режиме холостого хода, экономически целесообразно в том слу­чае, если удастся значительно снизить стоимость преобразовате­лей указанного класса.

Подводя итог рассмотрению проблемы применения полупро­водниковых асинхронных электроприводов с параметрическим управлением, можно констатировать следующее. Изложенные принципы построения систем электропривода указанного типа (в том числе и замкнутых) позволяют значительно расширить воз­можности асинхронного электропривода и улучшить его качест - 216

венные характеристики, а следовательно, существенно расширить применение его для механизмов, технологические требования со стороны которых могут быть удовлетворены с приемлемыми тех - нико-экономическими показателями при использовании этих элек­троприводов. Таким образом, предложен один из рациональных путей решения возникшей в последнее время объективной задачи создания массового регулируемого электропривода переменного тока, что обусловливает расширяющуюся тенденцию внедрения асинхронных электроприводов с параметрическим управлением.

[1] , 2 “г + SN

[2] _ Рі4^18 + і^(Рі4Г18)2 ~ 4(Pi3F18 + >с17) (г'16 - f - F15F1S---- F ъ'/Z -)- рх) ,f - Q д.

p 2(Fie + Vis - Fo/Z + Pi) ' { ' V