Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей

Угловая скорость АД может быть выражена через синхронную следующим образом:

- угловая скорость ВМП (синхронная скорость)

- скольжение

Проанализировав эти выражения можно сделать вывод, что все возможные способы регулирования АД можно разделить на 2 группы:

1.

2.

При этом регулирующее воздействие вносится либо в цепь статора, либо в цепь ротора. - воздействует на цепь ротора, - воздействует на цепь статора.

Воздействие на цепь ротора принципиально возможно для АД с фазным ротором. При этом осуществляется воздействие на скольжение, либо на момент.

1. , путем изменения активного сопротивления цепи ротора - реостатный способ.

2. , путем введения - каскадный способ.

Воздействие на цепь статора:

1. (изменение напряжения подводимого статору).

2. (изменение числа пар полюсов)

3. (изменение частоты напряжения подводимого к статору). Используются для АД с К.З. ротором.

Используется только двигателем с фазным ротором. Реализуется ступенчатым изменением активного сопротивления цепи ротора. При этом число ступеней ограниченно низкими функциональными возможностями релейно-контакторных схем управления.

Рис 108. Схема регулирования асинхронного двигателя ступенчатым изменением сопротивления якоря

Рис.109 Механические характеристики

Показатели качества:

1. Направление регулирования однозонное вниз.

2. Регулирование при постоянном моменте.

3. Плавность. Число ступеней добавочных реостатов более 3-х не целесообразно, следовательно, регулирование ступенчатое.

4. Стабильность. При увеличении добавочного сопротивления вводимого в цепь ротора жесткость рабочей части механической характеристики уменьшается и соответственно ухудшается стабильность работы ЭП в области малых скоростей.

5. Энергетическая эффективность. При введении добавочных сопротивлений в цепь ротора, так называемая энергия или мощность скольжения, потребляемая ротором АД рассеивается в окружающую среду и добавочном сопротивлении, так же как и электрические потери в обмотке ротора и статора. Рассмотрим понятия энергии (мощность скольжения) и определим зависимость этой энергии от скорости вращения ЭД. Если мощность, потребляемую из сети обозначить и при этом пренебречь магнитными потерями в статоре, то эту мощность через механические параметры можно выразить в виде:

Механическая мощность отдаваемая двигателем механизму , может быть представлена как:

Тогда за вычетом электрических и механических потерь в двигателе мощность скольжения можно представить:

Таким образом, если снизить угловую скорость двигателя по отношению к в 2 раза, то мощность скольжения будет составлять примерно потребляемой мощности, что приведёт к уменьшению КПД примерно на 50%.

Вывод: реостатное регулирование энергетически не эффективно.

Учитывая то, что реостатное регулирование не обеспечивает высоких показателей качества при низких скоростях вращения (низкие КПД и стабильность), .

Однако некоторые низкие показатели в частности плавность может быть улучшена.

Способом улучшения плавности является «параметрическое импульсное регулирование», на Рис.110.

- высокочастотный ключ (тиристор или транзистор)

- дроссель, предназначенный для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на зажимах ротора, который с частотой 600-800 Гц размыкает и замыкает цепь добавочного сопротивления. Частота 600-800 Гц выбрана для снижения коммутационных перенапряжений ключа К.

Если обозначить время в течение которого замкнут , а время в течении которого , разомкнут , то скважность управляемых импульсов . При этом .

Т.о., плавно изменяя скважность до , можно в пределах диапазона регулирования, плавно изменить угловую скорость вращения двигателя.

Рис. 109 Схема параметрического импульсного регулирования

Рис. 110 Механические характеристики при параметрическом импульсном регулировании