ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ ПЗ - 15. Введение

Стр 1 из 4Следующая ⇒

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ ПЗ - 15

Тема: Регулирование скорости вращения АД.

Учебная цель:

Ознакомиться со способами регулирования частоты вращения асинхронных двигателей

Учебные вопросы:

Введение.

1. Регулирование угловой скорости изменением частоты f₁.

2. Регулирование угловой скорости изменением числа пар

полюсов.

3. Регулирование угловой скорости изменением подводимого

напряжения.

4. Регулирование угловой скорости включением в цепь

ротора добавочного резистора.

5. Контрольные вопросы.

Учебная литература:

1. Копылов И. П. Электрические машины. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 2000. - 360 с.

2. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. Учебник для вузов. – М.:

Энергоатомиздат, 2001. - 327 с.

3. Токарев Б. Ф. Электрические машины. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. - 624 с.

4. Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические машины. Учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 1987. Ч. 1 – 360 с., ч. 2 – 332 с.

5. Просужих Р. П. Лабораторные работы по электрическим машинам. Севастополь 1983г.

6. Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для вузов. – Л.: Энергия, 1987. - 832 с.

Введение

Синхронная скорость вращения определяется из соотношения

. (1)

Если частота f₁ задана, то при изменении р изменяется синхронная скорость n₁ и, следовательно, скорость вращения двигателя n.

Но при этом регулирование скорости производится не плавно, а ступенями. Часто оно производится в две ступени с соотношением скоростей 2: 1.

Такие двигатели называются двухскоростными. В настоящее время заводами изготовляются двух-, трех- и четырехскоростные двигатели.

Переключения числа пар полюсов на статоре можно достигнуть следующим образом:

1) уложить на статор одну обмотку и изменять число пар полюсов путем соответствующего переключения ее частей;

2) выполнить на статоре две независимые друг от друга обмотки;

3) выполнить на статоре две независимые обмотки — каждую с переключением полюсов.

Также возможные способы регулирования угловой скорости в асинхронных двигателях вытекают из формулы

(2)

Согласно (2) скорость ротора двигателя можно регулировать изменением угловой скорости магнитного поля
или скольжения s.

Скорость магнитного поля зависит от частоты питающего напряжения f₁ и числа пар полюсов р.

Изменение скольжения может быть получено за счет изменения электрических потерь в цепи ротора (регулированием подводимого напряжения или включением в цепь ротора добавочного резистора) или введения добавочной ЭДС в эту цепь.

Все указанные способы регулирования скорости находят практическое применение. Рассмотрим их подробнее.

Оценку каждого из способов будем производить по следующим показателям:

1) возможному диапазону регулирования;

2) плавности регулирования;

3) изменению КПД привода при регулировании.

1. Регулирование угловой скорости изменением частоты f_1.

Из всех возможных способов регулирования этот способ позволяет плавно изменять угловую скорость в наиболее широком диапазоне (до 10: 1, а иногда и более).

Для его осуществления требуется, чтобы двигатель (или группа двигателей) получал питание от отдельного источника (рис. 1).

В качестве такого источника могут быть использованы электромеханические или статические преобразователи частоты. В связи с развитием полупроводниковой техники в настоящее время наиболее предпочтительными яв-ляются полупроводниковые статические преобразователи.

В зависимости от требований к механическим характеристикам асинхронного двигателя при частотном регулировании одновременно с изменением частоты f₁ приходится по определенному закону изменять и подводимое к обмотке статора напряжение U₁.

Максимальный момент двигателя приближенно (пренебрегая сопротивлением r₁) определяется по формуле

Учитывая, что и получаем

где k₁ — постоянный коэффициент.

Отношение моментов при двух значениях частоты f₁ будет равно:

(3)

где индексы (1) и (2) относятся к различным угловым скоростям.

Исходя из (3), можно получить в общем виде закон изменения (U₁ при регулировании частоты f₁:

(4)

Если при регулировании частоты вращения требуется, чтобы М_мах на механических характеристиках при любой частоте оставался неизменным (регулирование с постоянным моментом), то из (4) получим

(5)

Откуда следует, что для осуществления регулирования с постоянным моментом необходимо подводимое к обмотке статора напряжение изменять пропорционально его частоте.

Отметим, что при осуществлении закона регулирования (5) основной магнитный поток машины при различных значениях частоты f₁ практически остается неизменным,
т. е.

Механические характеристики двигателя при регулировании с

М_m_ах= соnst даны на рис. 2, а.

Если регулирование происходит с постоянной механической мощностью Р₂, то момент М_m_ах должен изменяться обратно пропорционально частоте вращения, а следовательно, и f₁:

(6)

Подставляя (6) в (4), получаем закон изменения напряжения при регулировании с постоянной мощностью

(7)

Механические характеристики для этого случая показаны на рис. 2, б.

Соотношения (5) и (7) являются приближенными, так как не учитывают влияния сопротивления r₁ на М_m_ах, что наиболее сильно проявляется при малых частотах f₁.

Поэтому при максимальный момент М_m_а_x. в зоне малых частот будет уменьшаться (рис. 2, а).

При частотном регулировании асинхронных двигателей их энергетические характеристики остаются практически неизменными. Поэтому этот способ регулирования является экономичным.

Недостатками частотного регулирования являются громоздкость и высокая стоимость источника питания.

12 3 4 Следующая ⇒