Асинхронных двигателей

Частотный способ регулирования скорости обладает теми же преимуществами, что и регулирование двигателей посто­янного тока изменением подведенного к обмотке якоря на­пряжения. Это касается, в первую очередь, экономичности, диапазона регулирования, плавности и точности при высокой жесткости искусственных механических характеристик. Одновременно с регулированием решается и проблема пуска в приводах с большими моментами инерции и работающих в повторно-кратковременных режимах. Возможность регулирования скорости АД изменением частоты вытекает из выражения синхронной скорости

.

Уравнения равновесия напряжений при U= var, f₁ = var (см. рис. 3.2) [110, 11, 20]

(3.11)

где – относительная частота, – относительное значение напряжения.

Значение магнитного потока из (3.27)

, (3.12)

где .

Из (3.12) видно, что магнитный поток определяется отношением и нагрузкой (током ). При этом величина от частоты не зависит, а влияние падения напряжения на ак­тивном сопротивлении (член ) усиливается с уменьшением частоты и при а →0, величина →∞.

Момент асинхронного двигателя [20, 21]

, (3.13)

где ; I₂ – ток обмотки ротора, через ЭДС ; ψ ₂ – угол сдвига между ЭДС Е₂ и током 1₂.

Момент двигателя при неизменных параметрах определяется потоком в зазоре. Следовательно, для поддержания, например, постоянства момента необходимо иметь Ф_δ= const, I₂ = const, cos ψ ₂ = const. Такие соотношения могут быть получены только при Ф_δ = const и f ₂ = const, или, вводя параметр абсолютного скольжения, . Очевидно, что при изменении потока Ф _δ и М = const изменится ток I₂, скольжение β, cos ψ ₂. Подтверждением сказанного служит регулирование скорости АД в системе ТРН – АД, когда при f ₁ = const снижение напряжения означает уменьшение магнитного потока.

В 1925 г. М.П. Костенко сформулировал основной закон регулирования [20], который записывается следующим образом:

, (3.14)

где M_ci, М_сk – моменты нагрузки при скоростях двигателя, соответствующих частотам f_i, f_k при фазных напряжениях U _i, U_k. Соотношение (3.14) получено при допущении r₁ = 0 и постоянстве перегрузочной способности двигателя. В этом случае поток в зазоре определяется только отношением , т. е. не учитывается влияние нагрузки (слагаемое и падение напряжения ). Из (3.14) получены частные законы изменения при различных механических характеристиках производственных механизмов.

При постоянном моменте нагрузки М_с = const

(3.15)

Для вентиляторного характера нагрузки,

(3.16)

Здесь следует отметить, что зависимость (3.16) относится к вентилятору (насосу), работающему на постоянное аэродинамическое (гидравлическое) сопротивление. При этом напор пропорционален второй степени скорости, а расход – первой степени, мощность – третьей степени скорости, . Многие приводы насосов работают по замкнутой схеме со стабилизацией напора при переменном расходе. В этом случае M=const и закон регулирования по (3.15), т. е. .

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости

. (3.17)

В таблице 3.2 приведены правила частотного регулирования по (3.14) для различных типов нагрузки.

Таблица 3.2

Правила частотного регулирования

Параметры
Постоянная мощность			const
Постоянный момент	const			const	const
Вентиляционный закон

Рис 3.8 Механические характеристики АД при

частотном регулировании:

а – ; б, в –при и с IxR –компенсацией

Важно отметить, что допущение мало сказывается при высоких частотах, близких к номинальным, но при низких частотах резко снижается значение максимального момента (рис. 3.8, а) [4, 5]

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие типы асинхронных двигателей знаете?

2. Для чего нужна схема замещения асинхронных

двигателей?

3. Что такое скольжение асинхронных двигателей и как

находится?

4. Объясните энергетические диаграммы асинхронных

двигателей.

5. Как определяется электромагнитный момент АД?

6. Нарисуйте механические характеристики АД при

изменении величины дополнительных сопротивлений

в цепи ротора.

7. Покажите характерные точки в механической

характеристике АД.

8. Перечислите методы регулирования скорости вращения АД.

9. Как понимаете жесткости механической характеристики АД?

10. На чем основан метод регулирования скорости

вращения АД с ТРИ?

11. Объясните метод регулирования скорости

вращения АД переключением числа пар полюсов.

12. Преимущество и недостатки метода регулирования

скорости вращения АД переключением числа пар полюсов.

13. На чем основан частотный метод регулирования

скорости вращения АД?

14. Перечислите и объясните законы частотного

регулирования скорости вращения АД.

15. Для каких типов АД рекомендуется метод частотного

регулирования скорости вращения?