Законы частотного регулирования скорости асинхронных электроприводов

Возможность изменения скорости АД при регулировании частоты f1 следует непосредственно из выражения ωo=2π f1 /р. Из которого видно, что синхронная скорость АД прямо пропорциональна частоте питающего напряжения. При регулировании частоты возникает также необходимость регулирования напряжения источника питания. Действительно, ЭДС обмотки статора АД пропорциональна частоте и потоку

Е1=kФf1.

Из приведенного выражения следует, что при неизменном напряжении источника питания U1 и регулировании его частоты меняется магнитный поток АД. В частности, уменьшение частоты f1 приводит к возрастанию потока и, как следствие, к насыщению машины и увеличению тока намагничивания, что связано с ухудшением энергетических показателей двигателя, а в ряде случаев и к его недопустимому нагреву. Увеличение частоты f1 приводит к снижению потока двигателя, что при постоянном моменте нагрузки на валу в соответствия с выражением М= kФI2cosφ2 приводит к возрастанию тока ротора, т.е. к перегрузке его обмоток по току при недоиспользованной стали. Кроме |того, с этим связано снижение максимального момента и перегрузочной способности двигателя.

Для наилучшего использования АД при регулировании скорости изменением частоты необходимо регулировать напряжение, одновременно в функции частоты и нагрузки.

Обычно при регулировании выше основной скорости частота источника питания превышает номинальную не более чем в 1,5 - 2 раза. Указанное ограничение обусловлено прежде всего прочностью крепления обмотки ротора.

Регулирование скорости вниз от основной, как правило, осуществляется в диапазоне 10 ÷ 15. Нижний предел частоты ограничен сложностью реализации источника питания с низкой частотой, возможностью неравномерности вращения и рядом других факторов. Таким образом, частотное регулирование скорости АД может осуществляться в диапазоне 20 ÷ 30. Из всего многообразия зависимостей Мс(ω) в теории электропривода обычно рассматриваются три наиболее часто встречающиеся типа статических нагрузок и закона частотного регулирования (рис. 1):

1) момент статической нагрузки не зависит от скорости

x=0; Mc=const; закон - (U1/f1) =const;

2) при регулировании скорости мощность на валу остается

постоянной

Pc=const; x= -1; закон – (U/√f);

3) идеализированная вентиляторная нагрузка

x=2; закон - (U1/f12)=const.

20. Типы двигателей, применяемых в робототехнике и требования предъявляемые к ним

В робототехнике в основном используются три типа двигателей: двигатели постоянного тока, шаговые двигатели, сервоприводы типа RC (с радиоуправлением).

1. Электродвигатели постоянного тока.

Преимущества:
- Легко доступны на рынке
- Широкий спектр двигателей
- Самые мощные
- Легко подключить
- Не обязательно использовать для больших роботов

Недостатки:
- Слишком быстрые, необходим редуктор
- Большое потребление
- Трудно установить колеса
- Дороже

Лучше всего подходит для:
- Больших роботов

2. Серво двигатели:

Преимущества:
- Встроенный редуктор
- Разнообразие
- Не такие дорогие
- Подходящая мощность для маленьких роботов
- Простота установки
- Простота установки колес
- Среднее потребление энергии

Недостатки:
- Не подходят для больших роботов
- Довольно низкая скорость

Лучше всего подходит для:
- Небольших роботов
- Роботов с ногами

3. Шаговые двигатели:

Преимущества:
- Точный контроль
- Разнообразие
- Хорошая скорость
- Не дорогие

Недостатки:
- Тяжелые в сравнении с развиваемой мощностью
- Большое потребление
- Объемные
- Трудно установить колеса
- Не слишком мощные
- Сложное управление

Лучше всего подходит для:
- Роботов следящими за линией
- Роботов решающими лабиринты