Принцип частотного управления ад . Основные законы регулирования

Наибольший практический интерес представляет частотный способ плавного регулирования частоты вращения. Это вытекает из формулы: .

При регулировании частоты также необходимо регулировать и напряжение, что вытекает из формулы: U₁»E₁=4.44f₁w₁ф.

Если при неизменном напряжении изменять частоту, то поток будет изменяться обратно пропорционально частоте, так как при уменьшении f₁ поток возрастает, то это приведёт к резкому увеличению тока и повышению температуры. При увеличении частоты поток будет уменьшаться и, как следствие, уменьшится допустимый момент.

В номинальном режиме магнитная система двигателя насыщена. При U_ном допустимо только увеличение частоты питающего напряжения. Тогда, при значении частоты f₁>f_1ном , соответственно увеличится w₀ и индуктивное сопротивление и уменьшится магнитный поток. В соответствии с уравнением для увеличение w₀ и x_к = x₁+x₂^’ вызывает уменьшение критического момента ( М_кр )

Критическое скольжение S_к с увеличением x_к на основании уравнения для уменьшится. Иногда, механическая характеристика при f₁>f_1ном , будет иметь вид ( а )( рис.10 ).

Рис.10. Механические характеристики асинхронного двигателя

при изменении частоты питающего напряжения.

В соответствии с законом Костенко - характеристики асинхронного двигателя при частотах питающего напряжения, отличных от номинальной, зависят от соотношения между напряжением сети U₁ и частотой сети f₁. Основной закон частотного управления имеет вид:

где М₁ и U₁ - напряжение и момент при частоте f₁ ; U₂ и М₂ - то же при частоте f₂.

Для того, чтобы поток Ф при увеличении ил уменьшении частоты f₁ оставался постоянным, необходимо при изменении частоты кратко менять напряжение , т.е.

При соблюдении этого условия критический момент изменится: увеличится с ростом частоты и уменьшится с её снижением ( кривые б, в рис.10 ).

При М_ст=const ( т.е. М₁=М₂ ) из закона Костенко следует , т.е. условие целесообразно для приводов, у которых М_ст - const.

Если требуется поддержать режим постоянной мощности электродвигателя P₂=M₂w₂ - const, то, так как частота вращения пропорциональна f₁, получим условие M₁f₁=M₂f₂=const.

С учётом ( б, рис 10 ) , т.е. регулируемый источник переменного тока должен обеспечивать изменение U и f в таких пределах, чтобы Если же двигатель работает на вентиляторную нагрузку, т.е. М~f² , то и питающее напряжение определяется не только частотой f₁ , но и характером изменения момента статической нагрузки на валу двигателя.

Механические характеристики для рассмотренных режимов представлены на рис. 11

Рис.11. Механические характеристики асинхронного двигателя

при регулировании изменения частоты питающего напряжения.

На рис ( а ) приведена регулировочная характеристика при М_ст=const; на ( б ) - при P_ст=М_стw=const; на ( в ) - при М_ст=var ( вентиляторная нагрузка ).

Регулирование угловой скорости двигателей, выполненных на частоту f₁=50Гц, выше номинальной ( повышением частоты ) допустимо в 1.5¸2.0 раза. Указанное ограничение обусловлено прежде всего прочностью крепления обмотки ротора, а так же повышенными потерями мощности в стали статора. Регулирование скорости ниже номинальной ( т.е. понижением частоты ) ограничивается нестабильностью работы двигателя, в связи с чем диапазон регулирования Д=1:10¸1:15.

Способ регулирования угловой скорости изменением f₁ позволяет получить жёсткие характеристики ( см. рис ).

Потери мощности при работе на регулировочных характеристиках не велики, так как двигатель работает не линейных участках механических характеристик при небольших значениях скольжения ( Р_пэ=Мw₀S ).

При наличии соответствующего преобразователя частоты можно получить любую плавность регулирования.