Возможные способы регулирования угловой скорости

Возможные способы регулирования угловой скорости в асинхронных двигателях вытекают из формулы

ω= ω₁(1- s). (7.1)

Согласно (7.1) скорость ротора двигателя можно регулировать изменением угловой скорости магнитного поля ω₁ или скольжения s. Скорость магнитного поля ω₁=2πf₁/p зависит от частоты питающего напряжении f₁ и числа пар полюсов p. Изменение скольжения может получено за счет регулирования подводимого напряжения, включения в цепь ротора добавочного резистора, введения добавочной ЭДС в эту цепь.

Все указанные способы регулирования скорости находят практическое применение. Рассмотрим их подробнее. Для оценки способа регулирования используют следующие показатели: 1) диапазон регулирования; 2) плавность регулирования; 3) изменение КПД привода при регулировании.

7.2. Регулирование угловой скорости изменением частоты f₁

Из всех возможных способов регулирования этот позволяет плавно изменять угловую скорость в наиболее широком диапазоне (до 10 : 1, а иногда и более). Для егоосуществления требуется, чтобы двигатель (или группа двигателей) получал питание от отдельного источника (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Схема регулирования угловой скорости изменением частоты f₁ (ПЧ-преобразователь частоты)

В качестве такого источника могут быть использованы электромеханические или статические преобразователи частоты. В связи с развитием полупроводниковой техники в настоящее время наиболее предпочтительными являются 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 ω₁=2πf₁/p и x₁ =2π f₁L₁ , х₂'=2π f₁L'₂

Получаем

где k₁ — постоянный коэффициент.

Отношение моментов М_тах при двух значениях частоты f₁ будет равно:

(7.2)

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

Исходя из (7.2), можно получить в общем виде закон изменения U₁при регулировании частоты f₁:

(7.3)

Если при регулировании частоты вращения требуется, чтобы М_тах на механических характеристиках при любой частоте f₁оставался неизменным (регулирование с постоянным моментом), то из (7.3) получим

,

или

. (7.4)

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 основной магнитный поток машины при различных значениях частоты f₁ практически остается неизменным, т.е.

U₁≈E₁=4,44f₁w₁ k_w Ф.

Ф≈1/(4,44w₁ k_w1)(U₁/ f₁)=const

Механические характеристики двигателя при регулировании с М_max= const даны на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Механические характеристики двигателя при различных значениях f₁ и М= const