Частотное регулирование.
Как следует из (4.1) пропорциональна частоте f1 и не зависит для данной машины от каких-либо других величин. Вместе с тем, изменяя f1, следует заботиться об амплитуде напряжения: при уменьшении f1 для сохранения магнитного потока на некотором, например, номинальном уровне в соответствии с (4.4) следует изменять так, чтобы
.
При увеличении частоты от номинальной при U1=U1н поток в соответствии с (4.4) будет уменьшаться.
Как следует из (4.11,а), в пренебрежении R1, т.е. в предположении, что E1»U1, критический момент также пропорционален , тогда как критическое скольжение sк обратно пропорционально f1.
Механические характеристики при частотном регулировании в предположении, что E1=U1, показаны на рис. 4.8,б.
Сопротивление цепи статора, которым мы пренебрегаем, оказывает влияние на характеристики особенно малых машин (киловатты) - пунктир на рис. 4.8,б, поскольку при снижении частоты E1<U1. Для компенсации этого влияния обычно несколько увеличивают напряжение при низких частотах - пунктир на рис. 4.8,в.
Проведем оценку частотного регулирования скорости по введенным ранее показателям
1. Регулирование двухзонное - вниз ( ) и вверх (U1=U1н, f1>f1н) от основной скорости.
2. Диапазон регулирования в разомкнутой структуре (8-10):1. Стабильность скорости - высокая.
3. Регулирование плавное.
4. Допустимая нагрузка - М=Мн при регулировании вниз от основной скорости (Ф » const), Р = Рн при регулировании вверх (Ф < Фн).
5. Способ экономичен в эксплуатации - нет дополнительных элементов, рассеивающих энергию; как будет показано далее, малы потери в переходных процессах. Несомненное достоинство - гибкость управления координатами в замкнутых структурах. Современные методы так называемого векторного управления обеспечивают частотно-регулируемому электроприводу практически те же свойства по управляемости, которые имеет самый совершенный электропривод постоянного тока.
6. Способ требует использования преобразователя частоты (ПЧ) - устройства, управляющего частотой и амплитудой выходного напряжения. Такие устройства - совершенные и доступные - появились в последнее десятилетие, однако они ещё сравнительно дороги - около 100 USD/кВт в 1999 г. Принцип построения современных ПЧ рассмотрен далее.
Параметрическое регулирование
Отсутствие до недавнего времени доступного и качественного преобразователя частоты приводило к поиску других решений, одно из которых - изменение U1 при f1 = f1н = const - рис. 4.9,а.
а) б)
Рис. 4.9. Схема (а) и механические характеристики (б) асинхронного электропривода с параметрическим регулированием
Как следует из (4.11,а), критический момент при таком регулировании будет снижаться пропорционально U12, критическое скольжение в соответствии с (4.12,а) останется неизменным - сплошные линии на рис. 4.9,б. В замкнутой по скорости структуре - пунктир на рис. 4.9,а - можно получить характеристики, показанные на рис. 4.9,б пунктиром, т.е. способ внешне выглядит весьма привлекательно.
Проведём его оценку.
1. Регулирование однозонное - вниз от основной скорости
2. Диапазон регулирования в замкнутой структуре (3-4):1; стабильность скорости удовлетворительная.
3. Плавность высокая.
4. Допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости, поскольку магнитный поток Ф º U1 при f1 = const. Рассмотрим это важное обстоятельство подробнее, воспользовавшись выражением для потерь в роторной цепи (4.9). Допустимыми в продолжительном режиме потерями можно считать номинальные , допустимые потери при регулировании определятся как DРдоп = Мдопw0s. Приравняв выражения для потерь, получим
, (4.17)
т.е. даже для специального двигателя с повышенным скольжением (очевидно невыгодного) sн¢ = 0,06 вместо стандартного sн = 0,03 снижение скорости всего на 20% (s = 0,2) потребует снижения момента в 3 раза - рис. 4.9,б.
5. Таким образом, рассмотренный способ регулирования очевидно неэффективен для использования в продолжительном режиме. Даже для самой благоприятной нагрузке - вентиляторной ( ) необходимо двух-трехкратное завышение установленной мощности двигателя с повышенным скольжением, интенсивный внешний обдув.
Важно отметить, что выражение (4.17) универсально для двигателей с короткозамкнутым ротором при , и все попытки обойти это ограничение каким - либо “хитрым” способом, кстати, все еще предпринимаемые, - бесперспективны.
Способ регулирования скорости изменением напряжения может в ряде случаев использоваться для кратковременного снижения скорости, а система ПН-АД очень полезна и эффективна для снижения пусковых токов, для экономии энергии при недогрузках.
6. Преобразователь напряжения ПН - простое устройство в 3-4 более дешевое, чем преобразователь частоты, и именно эта особенность системы ПН-АД приводила в ряде случаев к её неоправданному применению.
Кроме изложенных способов регулирования координат двигателей с короткозамкнутым ротором для этой цели используются иногда специальные двигатели с переключением обмоток статора, изменяющим число пар полюсов, т.е. в соответствии с (4.1) ступенчато регулирующие . Эти двигатели тяжелы, дороги, привод требует дополнительной переключающей аппаратуры и в связи с этим проигрывает современному частотно-регулируемому электроприводу.
Дата добавления: 2015-05-19; просмотров: 926;