Регулирование скорости асинхронного двигателя
Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя : изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора
Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = n о (1 — s).
Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.
Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 — 3) : 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре
Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя , позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U 1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения .
При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М кр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U рет (рис. 3 ), а скольжение от U рег не зависит.
Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора
Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре
Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора
Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.
Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до n кр.
Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.
Рис. 4. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения — асинхронный двигатель (ТРН — АД)
Замкнутая схема управления асинхронным двигателем , выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения — электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения
Так как частота вращения магнитного поля статора n о = 60 f /р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.
Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость n о магнитного поля статора.
Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
Для получения высоких энергетических показателей асинхронных двигателей (коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности) необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Мс. При постоянном моменте нагрузки напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте.
Схема частотного электропривода приведена на рис. 5, а механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 6.
Рис. 5. Схема частотного электропривода
Рис. 6. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании
С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения.
Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20 — 30) : 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.
Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.
Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор содержит шесть транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.
В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями. Регулирование выходной частоты I вых и выходного напряжения осуществляется за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов
Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Из выражения n о = 60 f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.
Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.
Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду
Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.
Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Регулирование координат АД с помощью сопротивлений
Данный вид регулирования координат, называется часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных резисторов в статорные или роторные цепи. Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в тоже время невысокими показателями качества регулирования и экономичности.
Реостатное регулирование благодаря своей простоте находит практическое применение, например, в приводе подъемно-транспортерных устройств, вентиляторов, насосов малой и средней мощности (до 100 кВт) (лифты для ограничения тока при пуске, реверсе, торможении).
Диапазон регулирования мал при S1 составляет (1,15…1,2) :1.
В кратковременных режимах регулирование частоты вращения в более широких пределах может производится лишь в замкнутых системах управления, в которых используются обратные связи для автоматического поддержания скорости на заданном уровне.
Необходимо отметить, что в некоторых ЭП ограничение тока и момента осуществляется включением Rдоб в одну фазу (несимметричные схемы), что позволяет получить тот же эффект при меньшем числе резисторов.
Источник
Регулирование координат асинхронного двигателя с помощью резисторов
Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, осуществляется введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 12.1).Он привлекателен простотой своей реализации, но имеет в то же время невысокие показатели качества регулирования и экономичности.
Включение добавочных резисторов R в цепь статораприменяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором. (Рис.12.1.б) Этот способ нашел применение лишь для ограничения тока при пуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Включение добавочных резисторов R2Д в цепь ротора(см. схему рис. 12.1, а)применяется как с целью регулирования тока и момента АД с фазным ротором, так и для регулирования его скорости.
Искусственные механические характеристики при включении добавочных сопротивлений в цепь ротора имеют вид, приведенный на рисунке 12.3. и могут использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока и скорости электропривода
Рис. 12.3. Механические характеристики электропривода с добавочными резисторами, включенными в цепь ротора.
Анализ данных характеристик показывает, что скорость идеального холостого хода АД и его максимальный (критический) момент остаются неизменными при регулировании R2д, а критическое скольжение, изменяется пропорционально сопротивлению этого резистора.
Выполненный анализ позволяет сделать вывод о том, что за счет изменения R2Д можно повышать пусковой момент АД вплоть до критического значения Мк при одновременном снижении пускового тока. Это позволяет сохранить перегрузочную способность двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.
12.5.Расчет резисторов в цепи ротора.
Обычно требуется определить сопротивление дополнительного резистора R2д, при включении которого АД будет иметь заданную искусственную характеристику или же она будет проходить через заданную точку с координатами (ωи, Ми). При этом предполагается, что естественная механическая характеристика АД известна (рассчитана или снята экспериментально), а требуемая искусственная характеристика задана по условиям пуска или регулирования скорости.
Расчет сопротивления добавочного резистора R2д может быть выполнен следующим способом.
Если искусственная характеристика задана полностью и определена точка критического момента (например, характеристика 2 на рис. 12.4), то в этом случае расчет основывается на формуле, с помощью которой находится отношение критических скольжений АД на естественной 1 и искусственной 2 характеристиках:
Рис. 12.4. К расчету добавочных сопротивлений в цепи ротора.
где Rp — сопротивление фазы обмотки ротора АД.
Из данной формулы определим искомое значение добавочного сопротивления R2Д1
Формула справедлива не только для критического момента МK, но и для любого фиксированного момента Мн.
Таким образом, если задана некоторая точка f искусственной характеристики 3 (см. рис. 12.4.) с координатами Ми, , sи, то искомое сопротивление резистора можно найти по формуле
где sе — скольжение АД на естественной характеристике 1, соответствующее моменту Ми.
Задача12.1 Для АД типа МТН-312-6 с техническими данными
(естественная механическая характеристика представлена на рис.12.5.кривая 1)
Рассчитать добавочное сопротивление R2Д, при включении которого в цепь ротора механическая характеристика пройдет через точку с координатами ωи = 0,6 ωном,
Рис.12.5. К задаче 12.1
1.Определим координаты точек номинального режима:
2.Рассчитаем координаты заданной точки, используя координаты номинальной точки
и нанесем ее на плоскость механических характеристик (см. рис. 12.5).
Для момента Ми = 159 Н-м определим скольжение se при работе АД на естественной характеристике 1, которое оказывается равным 0,06.
По формуле определим требуемое добавочное сопротивление:
Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 944 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
