пня. В частности, из (6-18а) следует, что при изменении напряжения в соответствии с (6-8), (6-9) и (6-10) в случае снижения Д будет уменьшаться жесткость рабочих участ ков механических характеристик. Если же при АД = const или Рс. = const напряжение изменяется по (6-15), то со снижением Д модуль (1ХХ может стать в несколько раз больше, чем модуль flx х „, а с ростом частоты выше номи нальной модуль жесткости рабочих участков механических
характеристик снижает ся на относительно не большую величину.
|
|
|
На рис. |
6-6 показа |
|
|
|
ны механические харак |
|
|
|
теристики асинхроиного |
|
|
|
двигателя А62-4 мощ |
|
|
|
ностью Ри = 14 кВт при |
|
|
|
различных |
значениях |
|
|
|
частоты источника пита |
|
|
|
ния: Д* = 1 ,5 ; 1; 0,5; |
|
|
|
0,3; |
0. |
Характеристи |
Рис. 6-6. |
Механические |
характе |
ки |
рассчитывались для |
ристики |
асинхронного |
двигателя |
случая |
|
АД = const |
А62-4 (14 кВт) при частотном регу |
(АД* = 1) при измене |
лировании скорости н изменении на |
нии напряжения по (6-8) |
пряжения питания, построенные по |
и по (6-15) п изображе |
основному |
(пунктирные |
линии) н |
скорректированному (сплошные ли |
ны соответственно пунк |
|
пни) законам. |
|
тирными |
и сплошными |
|
|
|
линиями. |
Анализ этих |
'характеристик показывает, что при изменении напряже ния по закону ЕД/Д = const с уменьшением частоты X за метно снижается. Так, для рассматриваемого двигателя при
Д* = 0,3 получаем X = 0,58 Д,. При изменении же ЕД по (6-15) независимо от частоты в двигательном режиме
X = |
Д,. Кроме того, в этом случае со снижением Д растет |
рх х. |
В частности, для |
рассматриваемого двигателя при |
Д = |
0 имеем рх.хо/рх.х.н = |
И ,5. |
. Следует отметить, |
что |
регулирование напряжения |
в соответствии с условием X = const при снижении Д может привести к значительному росту критического момента в режиме рекуперативного торможения. Действи тельно, из (6-14а) следует:
М г |
/i*Pm+1’ (Л*+ Pti<) (/?* 4-РД|) |
АД.д |
/i*Pik— V (f'i*+ Pin) (Л*+ Pip) |
Максимум этого отношения имеет место при
ft* — V PikPjii-
Соответственно
Мк. г.мяис= - —-)-1 j Мк.д = ^2 2- + 1 j M ]t.д.
Для большинства асинхронных машин х(1 хк, по этому М £ .г .м а к с > М к .д . В связи с этим в процессе сни жения частоты с целью ограничения тормозных моментов может возникнуть задача уменьшения напряжения по срав нению1со значениями, получаемыми по (6-15). В част ности, если при снижении частоты необходимо, чтобы
Рпс. 0-7. Законы изменения напряжения источника ггеремеппой частоты при регулиро вании скорости асии-хропного двигателя и поддержании по стоянного критического момен та в двигательном и тормозном режимах для двигателя
AG2-4 (14 кВт).
критический момент в генераторном режиме не превышал значение, соответствующее режиму при номинальных напряжении и частоте М кг = MK.rjI = const, то, как следует из (6-14а), напряжение надо изменять по закону
U |
/ Рп<—Y (ft*+ Pii<) (Л* +Р|ц) |
|
Л / ч1* |
™ - ' |
» . * т п к / у , * т и ,и, |
6 1 9 |
|
|
|
*Pik — I1' (1+Pik) (1+Phi)
Построенная по (6-19) зависимость изображена пунк тирной линией на рис. 6-7.
Для того чтобы критический момент в генераторном режиме был бы равен критическому моменту в двигатель ном режиме при /1Н и 7/ш, т. е. для выполнения условия
|
М к. г = М к Д-И = |
const, напряжение следует изменять |
|
по закону |
|
|
|
|
-- Y(H* + Pi’k) (/i*+Pin) |
(6-19a) |
|
V |
оP i,kк + К ( 1 + P i k ) (1 + Р1д) |
|
|
т. е. в этом случае при одних и тех же значениях частоты напряжение при работе машины в генераторном режиме должно быть меньше, чем напряжение по (6-15) при работе в двигательном режиме. Этому положению соответствуют приведенные на рис. 6-7 кривые 1 я 2, которые построены по формулам соответственно (6-15) и (6-'19а).
6-4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
В системах автоматизированного электропривода находят применение различные типы преобразователей частоты, которые могут быть разделены на две группы: элоктромашннные преобразо ватели и вентильные преобразователи.
Рис. 6 -8 . Принципиальная схема аспнхроппого электро
привода с электромашнпиым преобразователем частоты, выполненным на базе синхронного генератора.
При использовании первых источником напряжения перемен ной частоты служат электрические машины, переменного тока. Па рис. 6 - 8 регулируемые асинхронные двигатели АД1 и АД2
присоединены к электро.машннному преобразователю частоты с синхронным генератором. Частота / пых выходного напряжения синхронного генератора СГ спязана с его угловой скоростью со.,
соотношением
/вых= ш2р/2л,
где р — число пар полюсов СГ.
Для изменения / пых необходимо регулировать скорость со2. Синхронный генератор приводится от двигателя постоянного тока Д, управляемого по системе генератор — двигатель с помощью агрегата постоянной скорости, включающего в себя гецератор постоянного тока Г п его приводной двигатель Д Г. В'качестве последнего может быть использован синхронный пли асинхронный двигатель.
Регулирование скорости СГ, а тем самым и выходной частоты пропзводптся теми же способами, что н в обычной системе Г — Д, т. е. изменением тока возбуждения генератора Г и дополнительно тока возбуждения двигателя Д. Величина выходного напряжения UBых регулируется изменением тока возбуждения СГ.
Если мощность, потребляемая от сеты переменного тока регу лируемой частоты, равна Рн, то, учитывая, что эта мощность прохо дит через все машины преобразователя, найдем суммарную установлеппую мощность машин преобразователя без учета потерь в них
Е Руст = Рдг+ Рг + -Рд”Ь-Рс.г ^ 4Рц.
При выборе машин конкретного преобразователя необходимо учитывать потери энергии в них. Поэтому в действительности полная установленная мощность преобразователя более чем в 4 раза пре восходит мощность нагрузки.
Достоинства рассмотренного преобразователя состоят в воз можности раздельного регулирования выходного напряжения п выходной частоты и в возможности применения стандартных электри ческих машин для преобразования.
Г\_/
Рпс. 6-9. Принципиальная схема асппхропного электропри вода с асинхронным преобразователем частоты.
Однако преобразователь пмеет и ряд существенных недостатков. Комплектуется ои из большого числа машин, что определяет значи тельные габариты, массу и стоимость системы. Коэффициент полез ного действия системы относительно низок, так как общий к. п. д. определяется произведением к. п. д. четырех отдельных машин преоб разователя. Регулировать частоты характеризуется значительной инерционностью, поскольку для изменения частоты необходимо соответственно изменять скорость спихронного генератора.
Преобразователь частоты с сиихронпым генератором приме няется в тех случаях, когда необходимо одновременно регулировать угловые скорости нескольких двигателей. Рассмотренный преобра зователь частоты обычно применяется для регулирования частоты вниз от номинальной при диапазоне регулирования скорости^ не превышающем 1 0 : 1 .
На рис. 6-9 представлена схема электромаппишого преобразо вателя с асипхронпым преобразователем частоты АПЧ, который представляет собой обычную асинхронную машину с фазным рото ром. Ротор АПЧ соединен с ротором двигателя постоянного тока Д.
Скорость |
АПЧ регулируется по |
системе Г — Д, |
как и в схеме |
рис. 6 -8 . |
Первичная цепь АПЧ |
присоединена к |
промышленной |
