4.2. Регулирование переменных электропривода с ад с изменением напряжения на статоре.

Изменение величины напряжения, подводимого к статору асинхронного двигателя, позволяет осуществлять в статических и динамических режимах регулирование его переменных, а также по­вышать энергетические показатели его работы.

Для регулирования переменных двигателя между сетью пере­менного тока (рис. 5.9, а) со стандартным напряжением U1 и ста­тором двигателя 2 включен регулятор напряжения 1, выходное напряжение которого U1pег изменяется с помощью сигнала управ­ления Uу. Изменяя величину этого сигнала, можно регулировать напряжение на статоре двигателя U1per в пределах от величины сетевого напряжения U1ном и практически до нуля. При этом ча­стота напряжения на двигателе не изменяется и равна стандарт­ной (50 ГЦ для РФ).

Анализ электромеханических характеристик, который может быть проведен с использованием формулы (5.3), показывает, что снижение напряжения при фиксированном скольжении двигате­ля приводит к снижению токов ротора и статора. При этом в соот­ветствии с формулой для скорости холостого хода из­менение напряжения не влияет на се величину. Тем самым элект­ромеханические характеристики принимают вид кривых, пока­занных на рис. 5.6, а.

Анализ влияния напряжения на механические характеристики показывает следующее. Как и для электромеханических характе­ристик, регулирование напряжения на статоре не при водит к из­менению скорости холостого хода. Напряжение также не влияет на критическое скольжение, но существенно изменяет величину критического (максимального) момента Мк. Как следует из (5.9), снижение напряжения приводит к уменьше­нию Мк пропорционально квадрату питающего напряжения.

В результате при V1pег = var искусственные характеристики имеют вид кривых, показанных на рис. 5.9, б. Они малопригодны для целей регулирования скорости, так как по мере уменьшения на­пряжения резко снижаются критический момент двигателя и тем самым его перегрузочная способность, а диапазон регулирования скорости очень мал. Однако при ис­пользовании различных обратных связей в этой системе ЭП могут быть сформированы механические характеристики, пригодные для целей регулирования скорости двигателя. Такая схема рассмотрена в подразд. 5.11.

Рис. 5.9. Схема включения (а) и механические характеристики (б) асинхронного двигателя при регу­лировании напряжения на статоре: 1- регулятор напряжения: 2 - двига­тель: 3 - естественная механическая характеристика; 4 ... 6 - искусственные характеристики при регулировании напряжения.

Для регулирования напряжения на статоре двигателя могут использоваться различные электротехнические устройства: авто­трансформаторы, магнитные усилители и тиристорные регулято­ры напряжения (ТРН), которые получили в настоящее время на­ибольшее распространение из-за высокого КПД, простоты в об­служивании и позволяют реализовывать самые разнообразные функции по управлению и оптимизации режимов ЭП с асинх­ронными двигателями.

На рис. 5.10 показана упрощенная схема асинхронного трех­фазного ЭП с использованием ТРН. Силовая часть ТРИ образо­вана шестью тиристорами VS1 ... VS6, включенными попарно в каждую фазу двигателя по так называемой встречно-параллель­ной схеме. Такая схема обеспечивает протекание тока в двигателе в два полупериода синусоидального напряжения сети U1. Ти­ристоры получают импульсы управления от системы импуль­сно-фазового управления СИФУ, которая обеспечивает также их сдвиг на угол управления в функции внешнего сигнала ун­равленияUу.

Если на тиристоры VS1 ... VS6 не подаются импульсы управле­ния от СИФУ, то они закрыты и напряжение на двигателе U1pег равно нулю. При подаче на тиристоры импульсов управления с углом управления они будут полностью открыты, и к нагрузке будет приложено все напряжение сети U1 = U1peг. Если осуществ­лять подачу импульсов управления на тиристоры с некоторой за­держкой относительно точки естественного открытия тиристоров (угол управления # 0), то к нагрузке будет прикладываться часть напряжения сети. Изменяя угол управления от нуля до л (пи), можно регулировать напряжение на нагрузке от полного напряжения сети до нуля.

Рис. 5.10. Схема реализации тиристорного регулятора напряжения.

ТРН позволяют также реализовывать режимы работы асинх­ронного двигателя с наилучшими энергетическими показателями работы при малых его нагрузках. Такое использование ТРН рас­смотрено в подразд. 9.5.

Еще одно из возможных применений ТРН связано с реализа­цией так называемого квазичастотного регулирования скорости асинхронного двигателя.