Регулирование скорости асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором при работе от сети U = const, f= const является двигателем практи­чески постоянной скорости, поэтому в большинстве нерегу­лируемых приводов мощностью до 200–400 кВт используют­ся именно такие двигатели.

Начиная с 80-х годов XX в. в связи с массовым выпуском полностью управляемых силовых полупроводниковых при­боров-транзисторов (iGBT, MOSFET и др.) [16, 38, 39, 40] и на их базе преобразователей частоты (ПЧ), асинхронный при­вод по схеме НЧ-АД стал наиболее широко используемым регулируемым электроприводом.

Скорость асинхронного двигателя

(3.8)

где – синхронная скорость; – изменение (падение) скорости вследствие действия нагрузки. Величина определяет жесткость механической характеристики

. (см. п. 1.4).

Из (3.8) видно, что путей регулирования скорости всего два: 1) ω₀ = var; 2) = var при ω₀ = const, что означает изменение скольжения или жесткости характеристики ω ₀(M).

Сразу отметим, что электрические потери в цепи ротора (см. п. 3.2) при прочих равных условиях пропорциональны величине скольжения, поэтому способы регулирования скорости изменением жесткости характеристики ω ₀(M) по определению являются неэкономичными с точки зрения потерь энергии.

. (3.9)

Следует отметить, что с ростом угла управления снижается коэффициент мощности системы ТРН-АД λ, cos Y_Ад, увеличивается потребляемая реактивная мощность, растут потери от высших гармонических тока и напряжения.

Допустимый по нагреву момент двигателя при продолжительном режиме работы будет [11]

, (3.10)

где s – рабочее скольжение; k_П2 – коэффициент увеличения потерь в цепи ротора от высших гармонических, k_П2 ≈1,1..

В табл. 3.1 приведены значения М^*_ДОП в зависимости от скольжения (или ω/ω_н) [11].

Из табл. 3.1 следу­ет, что регулирование скорости АД в системе ТРН-АД при М_с=const невозможно из-за резкого снижения максимального момента и роста потерь.

Таблица 3.1

Зависимость Мд_0П от s и ω/ω_н

На практике такие приводы используются для регулирования скорости в небольших пределах маломощных венти­ляторов в системах обеспечения микроклимата птицеферм, хранилищ.