Регулирование скорости изменением частоты тока питающей сети

Частотное регулирование на основе тиристорных преобразователей частоты все ши

ре применяется на судах мирового флота, особенно на специализированных – контейнеро-

возах, судах для транспортировки тяжеловесных грузов и т.п..

Этот вид регулирования – наиболее плавный и экономичный, с диапазоном регули-

рования до 12:1 и выше.

Изменение частоты тока питающей сети влияет на два важных параметра асинхрон

ного двигателя:

1. угловую скорость ω = 2πf ( 1 – s ) / р;

2. критический ( максимальный ) момент двигателя М = с .

Как следует из приведенных соотношений, при увеличении частоты тока угловая

скорость увеличивается прямо пропорционально частоте, а критический момент уменьша-

ется обратно пропорционально квадрату частоты, что может привести к опрокидыванию

асинхронного двигателя ( см. ниже ).

Рис. 245. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении частоты тока питающей сети: искусственная ( ИМХ ) при частоте f = 25 Гц;

естественная ( ЕМХ ) при частоте f = 50 Гц

Рассмотрим регулирование скорости изменением частоты тока питающей сети от

значения f = 25 Гц до значения f = 50 Гц ( рис. 245 ).

Пусть двигатель работает в точке «С» на искусственной механической характери-

стике при частоте f = 25 Гц. Этой характеристике соответствует критический момент

М и угловая скорость идеального холостого хода ω .

При скачкообразном увеличении частоты тока в 2 раза, т.е. до значения f = 50 Гц ,

критический момент уменьшится в 4 раза ( М = 0,25 М ), а угловая скорость иде-

ального холостого хода увеличится в 2 раза, до значения ω .

При этом двигатель при постоянстве скорости перейдет из точки «С» в точку «D».

Этой точке соответствует электромагнитный момент, меньший тормозного статического М . Поэтому двигатель станет тормозиться по участку «DE» характеристики, и в точке

«Е» остановится.

При реактивном статическом моменте ( насосы, вентиляторы и т.п. ) переходный процесс в точке «Е» закончится, т.е. двигатель после остановки ротора в точке «Е» оста

нется стоять под током.

При активном статическом моменте ( грузовые лебедки и краны, брашпиль ) пере-

ходный процесс в точке «Е» не закончится, двигатель после кратковременной остановки ротора в точке «Е» реверсирует и под действием статического момента М , созданного подвешенным грузом ( или судовым якорем ), станет разгоняться в обратном направле-

нии.

Привод перейдет в режим тормозного спуска, при котором электромагнитный мо-

мент двигателя направлен на подъем, а фактически происходит спуск груза ( якоря ).

При этом скорость спуска будет непрерывно увеличиваться, т.к. по мере разгона

привода значение тормозного электромагнитного момента двигателя непрерывно умень-

шается ( М < М ). Если привод своевременно не остановить, произойдет авария.

Поэтому для электроприводов грузоподъемных и якорно-швартовных механизмов

при регулировании скорости одновременно, в равной степени, изменяют как частоту тока, так и напряжения питающей сети.

Рис. 246. Механические характеристики асинхронного двигателя при одновременном изменении частоты тока и напряжения питающей сети: естественная при частоте f = 50 Гц; искусственные при частотах f = 10, 20, 30 и 40 Гц

Тогда критический момент двигателя М = с = const ( cм. рис. 246 ), поэтому

нет опасности опрокидывания двигателя..

Особенности регулирования:

1. регулирование плавное, при помощи тиристорных преобразователей частоты;

2. при увеличении только частоты тока, например, в процессе разгона двигателя,

уменьшается критический момент, что может привести к опрокидыванию ТАД и аварии;

3. для грузоподъемных и якорно-швартовных механизмов при регулировании ско-

рости изменяют в одинаковой степени как частоту тока, так и напряжение.

Это позволяет сохранить постоянным критический момент двигателя и тем самым избежать опрокидывания привода.