Законы частотного регулирования
При выборе соотношения между частотой и напряжением, подводимым к статору АД, чаще всего исходят из условия сохранения перегрузочной способности двигателя для любой из его регулировочных механических характеристик. Основной закон частотного регулирования (закон Костенко), известный ещё из курса электрических машин, в математической форме имеет вид
, где
МС и М’C - статические моменты сопротивления соответствующие скорости двигателя при частотах f1 и f’1.
U1 и U’1 - соответствующие частотам f1 и f’1 напряжения.
В относительных единицах этот закон запишется так:
, где
Из него следует, что закон изменения напряжения определяется не только частотой источника питания, но и характером изменения момента сопротивления механизма на валу двигателя при изменении угловой скорости.
Согласно формуле Бланка
Или в относительных единицах
Учитывая, что , а , можно написать
Тогда основной закон после подстановки в формулу
Значения mC , будет иметь вид:
При постоянном моменте на валу двигателя МС
(следовательно и mС ) не зависит от скорости, а значит и частоты. Поэтому х=0 и
или
, а в именованных единицах
Полученный закон – это закон пропорционального управления. Механические характеристики двигателя при этом законе изображены на рисунке. Жесткость характеристик сохраняется сравнительно высокой. Критический момент в зоне частот, близких к основной, практически остается неизменной. Однако при значительном снижении чистоты (ниже 0,5f1H ) сопротивление становится соизмеримым по величине с сопротивлением r1 статора или даже меньше его. Влияние падения напряжения на r1 становится весьма заметным, к намагничивающей цепи двигателя подводится тем меньшее напряжение, чем меньше частота. Это вызывает уменьшение критического момента, следовательно, перегрузочной способности двигателя.
Плавное регулирование до f1=0 при этом законе невозможно. Невозможно также обеспечить устойчивую работу двигателя при Мс=const в широком диапазоне регулирования частоты.
Закон пропорционального регулирования можно легко реализовать при разомкнутой системе, Этот закон целесообразен только для крупных АД, а для мелких, маломощных он малоэффективен, т. к. уже при j1<0,5 перегрузочная способность двигателя заметно снижается (у них большое r1). Потери в двигателе больше, чем при основном законе.
При идеальном вентиляторном моменте сопротивления x=2 , m0=0 и
× или
Механические характеристики при этом законе изображены на рис. При постоянной мощности статической нагрузки РС=const или : В этом случае Х=-1 Приняв m0=0, получим закон управления
или
Механические характеристики при этом законе имеют вид, изображенный на Рисунке. Возможны также законы, обеспечивающие постоянство потокосцеплений статора y1=yS=const, ротора y2=yr=const, взаимного потокосцепления статора и ротора ym=const. Возможен закон поддержания относительной частоты тока ротора (j2=const), абсолютной частоты тока ротора (f2=const), закон управления по ЭДС и моменту
или