Наиболее экономичным способом регулирования скорости вращения асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором является изменение частоты питающего напряжения последних. При изменении частоты также будут меняться и параметры асинхронной машины. Для обеспечения необходимых значений пускового и критического моментов, а также коэффициента мощности и коэффициента полезного действия КПД, необходимо с изменением частоты соответствующим образом изменять и напряжение, подводимое к зажимам электродвигателя.
Общие закономерности регулирования скорости асинхронных машин путем изменения частоты питающей сети были исследованы академиком М.П. Костенко еще в 1925 году.
- Основное соотношение, связывающее изменение частоты и напряжения, в зависимости от характера статического момента механизма может быть выведено из общих соотношений, представляемых эквивалентной схемой замещения. При постоянной частоте питающей сети критический момент асинхронного электродвигателя будет равен:
- Где: m1 – количество фаз в обмотке статора; r1 и x1 – активное и индуктивное сопротивление статорной обмотки; х2/ — индуктивное сопротивление роторной обмотки, приведенной к первичной обмотке; f – частота питающей сети.
- Если пренебречь активным сопротивлением статорной обмотки, выражение (1) примет вид:
- Индуктивные сопротивления x1 и х2/ зависят от частоты питающей сети. Поэтому при переменной частоте предыдущее выражение должно быть записано как:
- Для сохранения неизменной перегрузочной способности машины отношение критических моментов при любых скоростях должно быть равно отношению соответствующих статических моментов:
- Где Мс1 и Мс2 – статические моменты, соответствующие скорости электрической машины при частотах f1 и f2; U1 и U2 – напряжения, подводимые к двигателю при тех же частотах.
Полученная формула (4) показывает, что оптимальный закон изменения напряжения при частотном регулировании определяется характером изменения статического момента в зависимости от частоты. В таблице ниже сопоставлены значения моментов, мощностей и напряжений при различных характерах зависимости статического момента от скорости.
Анализ, проведенный академиком М.П. Костенко на базе упрощенной круговой диаграммы, показал, что при соблюдении условия (4) будет иметь место постоянство cosφ, а КПД электрической машины будет функцией частоты и не зависит от нагрузки. Для всех видов зависимости момента от скорости: Мс ≡ 1/f, Мс = const, Mc ≡ f и Mc ≡ f2. КПД двигателя при каждой заданной скорости будет примерно одинаков.
Для выявления поведения асинхронного электродвигателя при регулировании частоты питающего напряжения в случаях различной зависимости статического момента от скорости необходимо установить характер изменения пускового и критического моментов.
В основу рассмотрения легла эквивалентная схема асинхронной машины с намагничивающим контуром, вынесенным на зажимы машины. Влияние насыщения не учитывается. За исходные данные принимаем параметры машины при номинальном напряжении и частоте fном = 50 Гц. В качестве независимой переменной (определяющего параметра) удобно принять частоту, выраженную в относительных единицах:
- Напряжение, приложенное к зажимам электрической машины, будет функцией частоты и одновременно, будет зависеть от характера изменения статического момента, и в общем случае будет иметь вид:
- Показатель степени α зависит от желаемого характера Мдв и функции скорости. При построении механической характеристики асинхронной машины при любой f можно использовать общее выражение:
- Индуктивное сопротивление обмоток можно выразить при f = 50 Гц, а именно:
- Где х1н и х2н/ — индуктивные сопротивления статора и ротора, приведенные к обмотке статора, при f = 50 Гц.
- После введения относительных единиц выражение примет вид:
- Где φ – частота в относительных единицах; α – коэффициент, определяемый характером зависимости момента от скорости электрической машины.
- В (8) при переходе к относительным единицам U2 превращается в U2нφ2α, однако за счет f, входящей в выражение синхронной скорости ω0 = 2πfнφ, показатель степени у
- φ становится 2α — 1.
- Величина критического момента станет равна:
- В случае пренебрежения активным сопротивлением статорной обмотки:
- Выражение (10) может быть представлено как:
- Где Мкн – критический момент электрической машины при номинальном напряжении и f.
- Критическое скольжение при переменной частоте:
- В ряде случаев удобно воспользоваться выражением механической характеристики, содержащим значение критического момента:
- Если пренебречь сопротивлением активным обмотки статора уравнение механической характеристики примет вид:
- Подставляя в упрощенное выражение механической характеристики значения Мк и sк без учета r1 получим расчетную формулу:
- На рисунке ниже приведены механические характеристики асинхронного электродвигателя для трех различных частот в относительных единицах для случая изменения f по закону (U/f) = const или α = 1.
Сравнение характеристик показывает, что критическое скольжение возрастает с понижением частоты. Это связано с изменением соотношения активного и индуктивного сопротивления. При уменьшении f критический момент в двигательном режиме уменьшается. Выражение для пускового момента равно:
Пусковой момент при небольших изменениях частоты несколько увеличивается, а затем, при дальнейшем уменьшении f, достигает максимума, а дальше падает.
Понижение М, наблюдаемое при низких f, вызывается относительным увеличением активного сопротивления, а также уменьшением магнитного потока, влияние которого не учитывают приведенные выше формулы.
Уменьшение потока обуславливается падением напряжения в обмотке статора и является функцией нагрузки электродвигателя. Уменьшение магнитного потока может быть устранено с помощью увеличения отношения U/f при малых значениях частоты.
Увеличение отношения U/f в размере, необходимом для поддержания номинального значения магнитного потока при нагрузке, приведет к тому, что при малых нагрузках машина окажется перевозбужденной и, следовательно, возрастет намагничивающий ток.
Механическая характеристика асинхронного двигателя для случая α = 1/2 , то есть при изменении напряжения по закону показаны ниже:
Регулирование скорости асинхронных короткозамкнутых машин в настоящее время применяется для самого широкого спектра рабочих механизмов. В высоко оборотистых электроприводах, где скорость вращения вала равна или превышает 3000 об/мин, применение коллекторных электромашин крайне нежелательно.
Здесь больше подходит частотно-регулируемый асинхронный электропривод. Часто данный способ регулирования применяется при необходимости одновременного изменения скорости по одному закону нескольких рабочих органов машины, приводимых в движение отдельными электродвигателями.
Примерами таких установок могут послужить электроприводы центрифуг вискозной промышленности, применяемые для получения вискозного волокна, рогулечных прядильных машин текстильной промышленности, роликовых транспортеров прокатных цехов металлургических заводов, служащих для транспортировки как горячего, так и холодного металла в процессе прокатки. Во всех перечисленных случаях каждый отдельный элемент рабочей машины (отдельная центрифуга, рогулька прядильной машины, ролик транспортера и так далее) приводятся в движение отдельным асинхронным двигателем мощностью от нескольких десятков ватт, до киловатт, и целая группа подобных двигателей может питаться от одного преобразователя с регулируемой частотой.
В качестве источника регулируемых асинхронных электродвигателей могут быть использованы следующие типы преобразователей частоты:
- Синхронный генератор, вращающийся с переменной частотой.
- Асинхронный преобразователь частоты.
- Преобразователь типа Леблана.
- Коллекторные генераторы переменного тока с возбуждением со статора.
- Полупроводниковые преобразователи частоты.
- В таблице ниже представлены сопоставления технических показателей каждого типа перечисленных преобразователей:
Таблица выше показывает, что все системы машинных преобразователей, за исключением преобразователя Леблана, состоят из значительного количества электрических машин и обладают невысоким общим коэффициентом полезного действия и высокой первоначальной стоимостью.
Преобразователь частоты Леблана свободен от указанных недостатков, однако, несовершенство коммутации ограничило возможности его широкого использования в недалеком прошлом.
Современная электроника вывела на первое место полупроводниковые преобразователи частоты равных которым пока нет, и которые используются практически во всех частотно-регулируемых электроприводах.
Влияние преобразователя частоты на коэффициент полезного действия асинхронного двигателя
Федянин В.В.
- ORCID: 0000-0003-3126-9865, аспирант,
- Омский государственный технический университет
- Влияние преобразователя частоты на коэффициент полезного действия асинхронного двигателя
- Аннотация
В настоящей работе рассмотрен вопрос влияния преобразователя частоты на эффективность работы асинхронного двигателя. Проведены натурные эксперименты и в пакете MATLAB приложении Simulink разработана имитационная модель, которая позволяет оценивать потребленную и полезную мощность, cosφ, т. е.
энергетическую эффективность асинхронного электропривода с синусоидальным напряжением и напряжением, сформированным с помощью широтно-импульсной модуляции.
По результатам исследования установлено, что эффективность асинхронного двигателя подключенного к преобразователю частоты снижается на 3-7% в отличие от питания чистым синусоидальным напряжением.
Ключевые слова: частотно-регулируемый электропривод, преобразователь частоты, эффективность асинхронного двигателя, хаотическая широтно-импульсная модуляция.
Fedyanin V.V.
- ORCID: 0000-0003-3126-9865, Postgraduate Student,
- Omsk State Technical University
- IMPACT OF THE FREQUENCY CONVERTER ON THE EFFICIENCY FACTOR OF THE INDUCTION MOTOR
- Abstract
In this paper, we consider the question of frequency converter impact on the efficiency of an induction motor. We conducted full-scale experiments in the MATLAB and Simulink. We developed a simulation model that allows estimating consumed and useful power, cosφ, i.e.
, energy efficiency of an induction electric drive with sinusoidal voltage and voltage generated by pulse width modulation.
According to the results of the study, it is established that the efficiency of an induction motor connected to the frequency converter is reduced by 3-7%, in contrast to the supply by pure sinusoidal voltage.
Keywords: frequency-controlled electric drive, frequency converter, induction motor efficiency, chaotic pulse width modulation.
Введение
Асинхронный двигатель (АД) имеет широкое применение в качестве электрических машин. Около половины электроэнергии, производимой в развитой стране, в конечном итоге потребляется электрическими двигателями, из которых более 90% являются АД.
В течение относительно длительного периода времени АД в основном применялись для общего назначения в системах с постоянной скоростью вращения ротора.
Тем не менее, быстрое развитие мощных электронных устройств и преобразовательных технологий за последние несколько десятилетий позволило обеспечить эффективное регулирование скорости путем изменения частоты, что привело к появлению частотно-регулируемых асинхронных двигателей.
Применение преобразователей частоты (ПЧ) в паре с АД обладает преимуществами по сравнению с другими решениями по регулированию скорости [1]. К основным преимуществам частотно-регулируемого электропривода относятся:
- – плавное регулирование скорости вращения ротора электродвигателя,
- – плавный пуск электродвигателя,
- – высокая жесткость механических характеристик одновременно с экономичностью привода.
ПЧ состоит из выпрямителя, фильтрующего звена, инвертора и системы управления (СУ). Цепь выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное пульсирующее с помощью диодного мостового выпрямителя. Фильтрующее звено сглаживают пульсации выпрямленного напряжения.
На вход инвертора с выхода фильтрующего звена поступает постоянное напряжение, которое инвертор преобразует в трехфазное переменное. Наиболее часто схема силовой части инвертора выполнена как трехфазная мостовая схема, которая состоит из шести IGBT транзисторов, обладающих двухсторонней проводимостью.
Регулирование выходной частоты осуществляется воздействием сигналами управления СУ на инвертор. В СУ инвертора задающий сигнал преобразуется в серию импульсов, подаваемых на IGBT транзисторы инвертора, тем самым обеспечивая возможность регулировки амплитуды выходного напряжения и частоты.
Выходное переменное напряжение определяется значением выпрямительного напряжения.
В большинстве случаев используют статические преобразователи частоты с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) [2, 3]. Эффективность современных ПЧ составляет около 95 %. Использование ШИМ вносит дополнительные гармонические компоненты, наличие которых отрицательно сказывается на производительности и эффективности электродвигателя.
Таким образом, ПЧ влияет на характеристики АД и создает помехи в питающей сети. Вследствие этого коэффициент полезного действия (КПД) АД подключенного к ПЧ снижается [4 – 6]. Наличие гармоник главным образом увеличивает электрические потери в меди. Увеличение потерь приведет к увеличению температуры двигателя и как следствие уменьшает его КПД.
В связи с вышеизложенным исследование КПД асинхронного двигателя подключенного к ПЧ является актуальной задачей.
Теоретическая часть
В программе Simulink пакета Matlab была разработана имитационная модель для расчета электрических параметров рис.1.
Модель позволяет определить среднеквадратичное значение тока IRMS, напряжения URMS, подводимую мощность Pвх, отдаваемую мощность Pвых, реактивную мощность Q, cosφ и КПД асинхронного двигателя [7 – 10].
Чтобы обеспечить работу имитационной модели необходимо с помощью АЦП получить данные фазного напряжения и тока, а также напряжения на нагрузке и передать их в модель в виде числовых массивов. Далее произойдет обработка сигналов по амплитуде.
Рис. 1 – Имитационная модель
В блоках 1, 2 представленной модели формируются, и масштабируется с учетом коэффициентов трансформации датчиков, действующее значение напряжения и тока. Блоками RMS вычисляется истинное среднеквадратичное значение входного сигнала
где – сигнал, поступающий на вход блока, T – период, – основная частота.
Истинное среднеквадратичное значение входного сигнала вычисляется по алгоритму скользящего среднего, который находит широкое применение в обработке сигналов и статистике. Далее блоком Power определяется активная, реактивная мощность и cosφ. Измеряемая мощность распределена во всех фазах заведомо равномерно. Потребляемая АД мощность определяется следующим образом
В блоке 3 производится расчет полезной мощности.
Экспериментальная часть
На экспериментальной установке (рис. 2) определение КПД асинхронного двигателя производилось в соответствие с ГОСТ 25941-83.
Использован метод взаимной нагрузки, при котором две машины механически соединяются друг с другом.
Машина М1 работает в режиме двигателя (АД) от трехфазного источника, машина М2 – в режиме генератора (генератор постоянного тока (ГПТ)) на реостат. Мощность на валу М1 определяется по выражению
где – мощность, идущая на потери в обмотках якорной цепи нагрузочной машины ( = 9.8 Ом); – механические потери агрегата М1-М2; U, I – напряжение и ток на нагрузке Rн. Так как скорость вращения ротора в ходе экспериментов одинакова, то механическими потерями пренебрегаем.
Рис. 2 – Схема установки для проведения эксперимента
Измерения фазных токов и напряжений осуществлялись с помощью датчиков на эффекте Холла. Датчики обеспечивают гальваническую развязку между выходными и входными цепями. С выхода датчиков ДН1-ДН3 снимались сигналы трех фаз мгновенных фазных значений напряжения, с выхода датчиков ДТ1-ДТ3 мгновенные значения тока. Датчик ДН снимал напряжение на нагрузке Rн.
Для проведения эксперимента выбран АД с короткозамкнутым ротором марки 4АА50В4У3, параметры которого приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Технические данные АД
| Тип двигателя | Мощность, кВт | При номинальной нагрузке | mп | mM | mк | iп | ||
| Скольжение, % | КПД, % | cosφ | ||||||
| 4АА50В4У3 | 0,09 | 8,6 | 55 | 0,60 | 2,0 | 1,7 | 2,2 | 2,5 |
В первой части эксперимента АД подключался к ПЧ, испытания проводились с фиксированной частотой 50Гц, среднеквадратичное фазное напряжение составило 191,2В.
Во второй части эксперимента АД подключался к трехфазному регулируемому источнику с выходным синусоидальным напряжением и коэффициентом гармонических искажений менее 5%. Среднеквадратичное фазное напряжение составило 189,5В с частотой 50Гц.
На (рис. 3а, б) представлены среднеквадратичные значения фазных токов и напряжений.
Рис. 3 – Среднеквадратичные значения фазных и напряжений (а), среднеквадратичные значения фазных и токов (б),
При этом мгновенные значения напряжения и тока, поступающие на вход модели, проиллюстрированы на (рис. 4а, б).
Рис. 4 – Мгновенные значения фазного тока и напряжения при подключении трехфазного синусоидального источника напряжения (а), мгновенные значения фазного тока и напряжения при подключении преобразователя частоты (б)
На (рис. 5а, б) представлены зависимости входной Pвх и выходной Pвых мощности для случая с входным синусоидальным напряжением и с напряжением генерируемым ПЧ.
Рис. 5 – Входная мощность Pвх (а), выходная мощность Pвых (б)
Работа трехфазного асинхронного двигателя в неноминальных условиях | Общие сведения об электрических машинах
Подробности Категория: Электрические машины
Работа трехфазного асинхронного двигателя в условиях, отличных от номинальных
Асинхронные двигатели, согласно ГОСТу 183—66, должны отдавать номинальную мощность при отклонениях напряжения сети от номинального значения в пределах от —5 до +10%.
В том случае, когда от номинальных значений одновременно отклоняются напряжение и частота, асинхронные двигатели должны отдавать номинальную мощность, если сумма процентных значений этих отклонений (без учета знака этих отклонений) не превосходит 10%.
В условиях эксплуатации сельских электроустановок часты случаи отклонения напряжения сети от номинального значения; частота сети отличается от номинальной прежде всего при питании от автономных энергетических установок (дизельные электростанции совхозов, отдельных хозяйств, резервные электростанции небольшой мощности).
Рассмотрим влияние на работу трехфазного асинхронного двигателя отклонений напряжения и частоты от их номинальных значений.
Работа двигателя при напряжении, по величине отличном от номинального
Напряжение ниже номинального.
Согласно уравнению (141), без учета падения напряжения U1=E1 = cf1Ф. При понижении напряжения понижается магнитный поток, а следовательно, и ток холостого хода /о.
Если двигатель должен развить тот же момент, что и при номинальном напряжении, причем Имеется в виду момент номинальный или близкий к нему, то, согласно уравнению (182), М=смФ12COSф2, возрастает ток ротора и составляющая тока статора.
Поэтому в зависимости от насыщения двигателя может остаться тем же, уменьшиться (при преобладании влияния) или, как чаще всего бывает, возрасти. При уменьшении напряжения свыше 5% ток, как правило, растет.
Коэффициент мощности при уменьшении напряжения (в оговоренных вначале пределах) обычно увеличивается в соответствии с увеличением активной и уменьшением реактивной составляющих тока статора, скольжение возрастает, коэффициент полезного действия несколько падает, перегрузочная способность двигателя уменьшается.
Напряжение выше номинального.
При повышении напряжения выше номинального все происходит противоположно сказанному выше. В двигателях с большим насыщением стали намагничивающий ток вместе с увеличением напряжения может возрасти непропорционально напряжению и ток статора может увеличиться.
В этом случае двигатель будет перегреваться как из-за нагрева стали, так и вследствие увеличения тока в обмотке статора. Между напряжением на зажимах статора и рабочими характеристиками двигателя (кривыми момента, тока статора) нет простой аналитической зависимости из-за нелинейности кривой намагничивания двигателя и влияния насыщения на параметры машины.
Эти вопросы требуют специального рассмотрения. Переключение обмоток статора слабо нагруженного двигателя с треугольника на звезду. Как показано выше, при нагрузке двигателя, близкой к номинальной, снижение напряжения на его зажимах обычно приводит к перегрузке обмоток по току и влечет за собой уменьшение коэффициента полезного действия и перегрев обмоток.
Но при малых нагрузках двигателя (до 30—35% номинальной) снижение подводимого к двигателю напряжения может улучшить его энергетические показатели. В этом случае, несмотря на увеличение тока ротора, а следовательно, и составляющей тока статора, из-за малой нагрузки ток ротора может не превысить номинального значения.
Между тем уменьшение намагничивающего тока и потерь в стали статора вследствие уменьшения магнитного потока благоприятно скажется на значении энергетических показателей — коэффициенте мощности cos ф1 и коэффициенте полезного действия.
В отдельных случаях асинхронные двигатели в условиях эксплуатации могут оказаться временно недогруженными в оговоренных выше пределах.
Если обмотка статора таких двигателей нормально соединена в треугольник, то для улучшения энергетических показателей при работе двигателя обмотку статора целесообразно переключить на звезду, понижая таким образом фазное напряжение в 3 раз. Перегрузочная способность при малой нагрузке остается обычно достаточной.
Работа двигателя при частоте, отличной от номинальной
Поскольку при уменьшении частоты U1=E1 — cflФ, магнитный поток, а следовательно, и намагничивающий ток двигателя увеличиваются. Если двигатель должен развить тот же момент, что и при номинальной частоте, то активные составляющие тока ротора и тока статора уменьшаются, Снижается и коэффициент мощности cosф1.
Ток статора обычно возрастает из-за преобладающего влияния увеличения намагничивающего тока. Увеличиваются в статоре потери электрические и в стали, охлаждение несколько ухудшается, так как скорость вращения ротора понижается, нагрев двигателя возрастает.
Увеличение частоты и соответствующее ему уменьшение магнитного потока приводят к уменьшению намагничивающего тока. Однако при постоянном моменте растет ток ротора; при определенных условиях ток статора может также возрасти.
Изменение таких показателей, как коэффициент мощности cosф, потери в стали статора, скорость вращения двигателя, будет противоположным тому, как об этом говорилось выше при анализе работы двигателя на пониженной частоте.
Отклонения частоты от номинального значения в Электрических сетях обычно бывают небольшими, не превосходя ±1%. Такие колебания частоты не оказывают сколь-либо заметного влияния на работу асинхронного двигателя. По ГОСТу 183—66 двигатели должны отдавать номинальную мощность при отклонениях частоты от номинального значения до ±5%.
Работа двигателя при несимметричном напряжении сети
Следовательно, для наиболее нагруженной фазы можно увеличить перепад температуры между медью (проводом) и сталью по сравнению с симметричным режимом. Это позволяет установить значение тока наиболее нагруженной фазы выше номинального, чтобы температура обмотки (меди) наиболее нагруженной фазы при несимметрии оказалась равной температуре обмотки (меди) в симметричных условиях при номинальной нагрузке.
Как показали расчеты, проведенные для двигателей серии А, длительная допустимая мощность для двигателей до 7 квт (обмотка однослойная) типа А при а=5% снижается по сравнению с номинальной на 10—15%, при а=10%—на 25—45%, а для двигателей типа АО соответственно на 10—20 и 30—50%.
Для двигателей мощностью от 10 кет и выше с двухслойными обмотками допустимая мощность выше, чем для двигателей с однослойными обмотками, соответственно на 5% при а = 5% и на 10% при а=10%.
При коэффициенте несимметрии напряжений а=1—2% длительная допустимая мощность ниже номинальной на 3—4%; в эксплуатации за счет теплового запаса в двигателях серии А этого снижения можно не делать.
Асинхронный двигатель, работающий в сети с несимметричным напряжением, как вхолостую, так и под нагрузкой создает уравновешивающий эффект, то есть стремится уменьшить несимметрию напряжений.
Это объясняется тем, что токи обратной последовательности двигателя частично компенсируют в линии токи обратной последовательности нагрузки.
Уравновешивающий эффект тем сильнее, чем меньше результирующее сопротивление обратной последовательности двигателя.
Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением частоты тока статора
Изменяющийся
по частоте ток статора приводит к изменению угловой
скорости поля статора
С
помощью электромашинных и полупроводниковых
устройств можно плавно изменять частоту
тока статора ,
а следовательно и скорость двигателя.
Скорость двигателя можно увеличить
вверх доот номинальной и уменьшать в
kDiL/img-yk9DP8.png»>раз от номинальной.
Верхний
предел скорости ограничивается
механической прочностью ротора, нижний
–
особенностями роботы преобразователей
частоты.В настоящее время наиболее
целесообразно применение тиранзисторных
преобразователей частоты, в которых
происходит сначала выпрямление
переменного тока частоты сети, а затем
инвертирование в переменный ток нужной
частоты.
Перегрузочная
способность лвигателя не будет изменяться
при изменении частоты тока статора,
если отношение критических моментов
двигателя
png»>при всех частотах токаи соответствующих напряжениях
png»>будет равно отношению соответствующих
статических моментов нагрузки.
Подставим
в уравнение (16-12) значения критических
моментов из известного ранее соотношения:
И
получим:
После
преобразования получим (1-3):
Где
: – статические моменты при скоростях,
соответствующих частотами;
и
напряжения при тех же частотах тока
статора.
Из
уравнения (16-13) следует, что с изменением
частоты нужно так же изменить и величину
подводимого к двигателю напряжения
kDiL/img-LGljr9.png»>.
Т.е.для
каждой частоты необходимо соответствующее этой частоте
напряжение
png»>.
Закон
изменения напряжения определяется
характером зависимости статического
момента от скорости.
Если
пренебречь моментом холостого хода
рабочего механизма, то уравнение
статического момента можно записать в
виде
Подставив
значения статических моментов (16-14) в
уравнение (16-13) получим
Двигатель
будет развивать критический момент при
критическом скольжении для данной
частоты тока
Рассмотрим
регулирование напряжения для наиболее распространенных законов изменения
нагрузки.
1.Статический момент не изменяется с изменением скорости
При
этом уравнение (1-5)
Из
(
png»>)
следует, что подводимое к двигателю
напряжение должно изменятся пропорционально
изменению частоты тока, для сохранения
постоянного отношения.
При этом критический момент(в соответствии с (16-18)) остается без
изменений, то есть обеспечивается
постоянная перегрузочная способность
двигателя.
Соответствующие
изменения напряжения при частотном
регулировании обуславливаются
необходимостью сохранения величины
магнитного потока при разных частотах
тока статора.
Откуда
получаем отношение ,
пропорционально потоку,
который должен оставаться постоянным
Если
нарушить это условие, т.е. при изменять только частоту тока статора,
то:
- а)
с уменьшением частоты тока статора ,
потокбудет увеличиваться, это вызоветувеличение
потерь от намагничивающего тока; -
б)
с увеличением частоты тока статора ,
потокуменьшиться, что при неизменном– статическом моменте сопротивления
механизма, вызовет увеличение сопротивления
току ротора, (соответственно рост
температуры). - Таким
образом, в обоих случаях двигатель
будет перегреваться
при моменте на валу, даже меньшем
номинального значения.
Из
уравнения
(1-8) следует, что при постоянном статическом
моменте ,, критический момент остается неизменным
png»>,
а критическое скольжениеувеличивается с уменьшением частоты,
это вызвано уменьшением индуктивного
сопротивленияпропорционально.
.
При
увеличении критического скольжения
критический момент наблюдается при
меньшей скорости ротора.
При
низких частотах индуктивное сопротивление
становится соизмеримым с независящим
от частоты активным сопротивлением
статора.
И при низких частотах,падение
напряжения
на сопротивлении более
чувствительно снижает значение магнитного
потока
и вызывает уменьшение критического
момента двигателя (кривая
png»>ина рис.1-1).
Рис.
1-1 Механическая характеристика
асинхронного двигателя при частотном
регулировании и ,.
При
малых значениях индуктивности значительно увеличивается критическое
скольжение.
Поэтому для поддержания
постоянного критического момента при
малых частотах напряжения снижают
медленней, чем частоту тока статора.
(Пунктирные кривые для
png»>и).
Загрузка...
