Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

ного двигателя. Мощность преобразователя электромеха­ нического каскада также определяется выражением (7-9).

Механические характеристики каскада, приведенные на рис. 7-5, свойственны электроприводам, регулируемым по закону постоянной мощности. При = 0 момент вспомогательного двигателя также равен нулю и механи­ ческая мощность каскада при максимальной скорости равна механической мощности АД, т. е.

Рм.амакс = 7^ад.н®мако

При минимальной скорости в заданном диапазоне регу­ лирования механическая мощность каскада определяется суммой мощностей асинхронного и вспомогательного дви­ гателей

Р м.ш м п н — Т к Г а д .ц С О ы и п М В Я Л 1 а т т .

Выше было показано, что мощность на валу электроме­ ханического каскада без учета потерь в преобразователе и роторной цепи А Д равна электромагнитной мощности последнего. Если пренебречь потерями в статоре АД, то мощность иа валу каскада равна мощности, потребляемой

греву используется полностью, если токи в его обмотках равны номинальным значениям. Пренебрегая изменением cos ср при регулировании скорости АД, получаем:

Рм = Рх= ЗС/с/ад.ц COS ф — Const,

т. е. условием полпого использования элементов электро­

Из последнего выражения видно, что при увеличении диапазона регулирования скорости номинальный момент вспомогательного двигателя может существенно превы­ шать номинальный момент главного асинхронного дви­ гателя. Поскольку габариты электрической машины опре­ деляются величиной ее номинального момента, то ясно, что при D > 2 габариты вспомогательного двигателя

338

превышают габариты асинхронного двигателя. Практи­ чески электромеханический каскад применяется при диа­ пазоне регулирования D ^ 2. В случае D = 2 габариты ВД примерно равны габаритам АД.

Номинальные значения мощности преобразователя и вспомогательного двигателя электромеханического кас­ када равны:

Р пр.н = Р бд.м = Р 1 2 н^макс*

Номинальные значения напряжений преобразователя и вспомогательного двигателя определяются, как и в электрическом каскаде, величиной Егк«макс» а номинальное значение его тока должно быть равно номинальному току ротора главного асинхронного двигателя.

Номинальная скорость вспомогательного двигателя электромеханического каскада определяется следующим образом:

Ммии

М ад. н (шо — м мин)

®МИН)

м,ад.н • |кс Юм

ШМ 1 1 Н

т. е. она примерно равна низшей скорости каскада в задан­ ной зоне регулирования, поскольку шмадс ^ ®0.

Одним из показателей регулирования скорости элек­ троприводов является направление возможного регулиро­ вания скорости вращения двигателя по отношению к есте­ ственной характеристике. Электромеханические каскады позволяют регулировать скорость асинхронной машины

вдвигательном режиме только вниз от естественной харак­ теристики, т. е. здесь возможно только однозонное регу­ лирование. Электрические каскады в принципе допускают двухзонное регулирование скорости асинхронной машины

вдвигательном режиме ее работы. В этом случае преобра­ зователь в схеме рис. 7-1, а является преобразователем частоты. При работе выше естественной характеристики преобразователь потребляет энергию постоянной частоты от питающей сети, преобразует ее в энергию переменного тока частоты скольжения, которая поступает в роторную цепь асинхронного двигателя. Применение каскадов с двух­

зонным регулированием скорости в случае D — const позволяет уменьшить мощность элементов преобразова­

339

теля, что особенно существенно при больших мощностях электрических машин.

Действительно, пусть требуемый диапазон регулирова­ ния скорости равен двум. Если применить однозонное регулирование скорости, то согласно (7-9) номинальная мощность преобразователя

■ ^ n p .H i = Р 1 2 н ® м акс ^ 0 , 5 Р 1 2 в -

Если использовать двухзонное регулирование, то верх­ нюю скорость следует взять равной 4со0/3, а нижнюю 2со0/3* В этом случае диапазон регулирования также равен двум, но | sMaKC | = 1/3.

Тогда

•^пр.нз= Р ц п |5макс | ^ 0,ЗЗР12д.

Применение двухзонного регулирования скорости для данного конкретного примера позволяет на 33% снизить мощность преобразователя.

Однако следует отметить, что каскады с двухзонным регулированпем скорости более сложны и дороги, чем однозонные при одинаковом максимальном скольжении. Окончательный выбор той илп иной схемы каскадной установки для конкретного электропривода определяется при технпко-экономическом сравнении вариантов.

7-2. ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ КАСКАДЫ

Одним из возможных варпантов исполнения каскадных установок являются электромашинные каскады. В этих установках в роторную цепь главного асинхронного двигателя вводится переменная э. д. с. частоты скольже­ ния по схеме, приведенной на рис. 7-3, б. Источником э. д. с. скольжения обычно является машина переменного тока, которая в общем случае может быть соединена с дру­ гими электрическими машинами. Однако все эти схемы сводятся к эквивалентной схеме на рис. 7-3,6.

В общем случае в роторную цепь А Д вводится добавоч­ ная э. д. с. 7?Доб) сдвинутая на определенный угол а

относительно э. д. с. ротора Ё2, как показано на рис. 7-6, а. Ток роторной цепи главного асинхронного двигателя

определяется результирующей э'. д. с. Ёрез, равной векторной сумме Ег и Ел0б, и параметрами роторной

340

Рпс. 7-6. Векторная диаграмма (а), схема замещения (б) и механи­ ческие характеристики (в) асинхронного двигателя, работающего в каскадной схеме рпс. 7-3, б.

обмотки. Изменение величин Ёяо0 и угла а приводит к изменению тока и скорости ротора.

Для упрощения анализа пренебрежем влиянием паде­ ния напряжения на обмотках статора. Тогда схема заме­ щения будет иметь вид, представленный на рис. 7-6, б. Согласно этой схеме ток в цепи ротора

7?2+ 7?доб

активной составляющей тока ротора после преобразова­ ний можно привести к виду

= Д |Т Й )5 (1 + ^ COS а + ^ sin а )

или

ha = /*ан. сх (1 + 7 COS а + -g sin a j .

341