27. Принцип частотного регулирования асинхронными электродвигателями. 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 Uном допустимо только увеличение частоты питающего напряжения. Тогда, при значении частоты f1>f1ном , соответственно увеличится 0 и индуктивное сопротивление и уменьшится магнитный поток. В соответствии с уравнением для увеличение 0 и xк = x1+x2’ вызывает уменьшение критического момента ( Мкр )

Критическое скольжение Sк с увеличением xк на основании уравнения для уменьшится.

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

Если требуется поддержать режим постоянной мощности электродвигателя P2=M22 - 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 Мст=const; на ( б ) - при Pст=Мст=const; на ( в ) - при Мст=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 ( Рпэ=М0S ).

При наличии соответствующего преобразователя частоты можно получить любую плавность регулирования.