Электропривод на базе асинхронных двигателей (1055410), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Особенности
Регулирование двухзонное:
- выше номинальной скорости по закону U1=U1ном, f1>f1ном;
- ниже номинальной скорости по закону (19).
Допустимая нагрузка: М=Мн при регулировании вниз от номинальной скорости (Ф = Фном = const) и Р = Рном при регулировании вверх от номинальной скорости (Ф < Фном) [40].
Реализация
- с помощью преобразователей частоты (ПЧ): ранее – с помощью электромашинных ПЧ, в современном электроприводе – с помощью полупроводниковых ПЧ.
Достоинства частотного управления:
- плавность регулирования [40];
- высокая жесткость механических характеристик, что способствует:
--- стабильности скорости при изменении момента сопротивления [40];
--- широкому диапазону регулирования скорости; диапазон регулирования 8...10 [40];
- экономичность регулирования, определяемая тем, что двигатель работает с малыми величинами абсолютного скольжения, и потери в двигателе не превышают номинальных [36].
Недостатки:
- сложность и высокая стоимость (особенно для приводов большой мощности) преобразователей частоты
- сложность реализации в большинстве схем режима рекуперативного торможения.
Подробнее об этом способе регулирования мы будем говорить в следующем семестре.
Выводы
При частотном управлении или изменении числа пар полюсов КПД двигателя остается высоким. При изменении питающего напряжения или введении в цепь ротора добавочного активного сопротивления КПД снижается тем больше, чем больше s, так как при этом мощность скольжения теряется во вторичной цепи двигателя [38].
3.14. Режимы торможения АД.
1) Рекуперативное торможение (генераторное с отдачей электрической энергии в сеть).
2) Торможение противовключением (электромагнитное торможение) [38].
3) Динамическое торможение.
3.14.1. Рекуперативное торможение
Этот режим торможения реализуется, когда скорость вращения ротора АД становится выше синхронной, то есть при Ω > Ω0.
В этом случае машина переводится в генераторный режим, отдает электроэнергию в сеть, затормаживаясь при этом. Величина отдаваемой электроэнергии пропорциональна частоте вращения.
Рекуперативное торможение может возникнуть:
- при отрицательном потенциальном моменте сопротивления (например, когда двигатель опускает груз), когда момент опускаемого груза превышает критический момент двигателя;
- если при вращении ротора со скоростью Ω уменьшить скорость вращения поля Ω0, например, в многоскоростных двигателях, когда их переключат с высших скоростей на низшие.
Скорость двигателя становится больше синхронной Ω>Ω0, скольжение
s = (Ω0-Ω)/Ω0 становится отрицательным, что ведет к изменению направления передачи активной мощности, которая в двигательном режиме передавалась к ротору, а в генераторном режиме отдается в сеть.
| Участок механической характеристики АД, соответствующий режиму генераторного торможения расположен в верхней части второго квадранта (рис. 22). Момент двигателя меняет свое направление, становится тормозным и уравновешивает момент сопротивления (точка g рис. 22). АД отдает активную электрическую мощность в сеть, получая из сети реактивную для создания магнитного поля [1]. | Рис. 22. Режимы работы АД [1]. |
Рекуперативное торможение с энергетической точки зрения весьма выгодно, так как кинетическая энергия вращающихся масс превращается в процессе торможения в электрическую, отдаваемую в сеть. При использовании частотного управления асинхронными двигателями (например, в электроприводах тяговых и грузоподъемных механизмов) в процессе торможения можно плавно уменьшать частоту вращения n1 практически до нуля, осуществляя рекуперативное торможение до полной остановки двигателя.
3.14.2. Торможение противовключением
Этот режим возникает, при изменении чередования подключения любых двух фаз трехфазного АД к сети. При этом направление вращения поля статора меняется на противоположное, а ротор по инерции вращается против направления вращения поля и быстро затормаживается (по стрелке рис. 11 и рис. 22).
Переключению соответствует переход из точки а в точку b (рис. 22). Ротор двигателя тормозится от номинальной угловой скорости до нулевой скорости (от точки b до точки c). Если двигатель не отключить, он начнет вращаться в противоположную сторону. Если момент сопротивления – реактивный, возникает двигательный режим в точке d, если режим потенциальный – режим генераторного торможения в точке е.
Торможение противовключением наиболее эффективно, но и наиболее тяжело для машины: в первый момент торможения при номинальной частоте вращения скольжение [38]
,
а ток ротора вдвое превышает пусковой [38]:
Использование АД с к.з. ротором в режиме противовключения приводит к перегрузке обмоток по току.
В этом режиме машина потребляет из сети электрическую мощность Рэл. Но поскольку ее момент М является тормозным, она должна потреблять также и механическую мощность Рм. Мощности Рэл и Рм, поступая в машину, превращаются в потери мощности Р, рассеиваемые в виде тепла [38].
В АД с фазным ротором при активном моменте в цепь ротора АД вводится добавочное сопротивление с таким расчетом, чтобы М < Мс. Под действием статического момента двигатель сначала снижает обороты до Ω = 0, а затем реверсируется.
Увеличение сопротивления в цепи ротора может ограничить ток ротора. Плавным изменением сопротивления Rдоб при торможении противовключением и последующем пуске в противоположном направлении можно обеспечить постоянство тормозного и пускового моментов двигателя в этих режимах [32].
Режим применяется при силовом спуске груза.
3.14.3. Динамическое торможение АД
Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения двигателя от сети требуется его быстрая остановка без реверса [40].
Динамическое торможение в АД может осуществляться или при переходе на независимое возбуждение или с самовозбуждением. На практике, как правило, применяется первый вариант.
При переходе на независимое возбуждение трехфазная обмотка статора отключается от сети переменного тока и две фазы подключается к источнику постоянного тока.
Машина работает как синхронный генератор с ОВ на статоре [38].
Постоянный ток, протекающий по обмотке статора, создаёт неподвижный магнитный поток, который, пересекая обмотку вращающегося по инерции ротора, наводит в ней ЭДС. Под действием ЭДС в обмотке ротора протекает ток, от взаимодействия которого с магнитным полем статора, возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи [40]. По мере снижения частоты вращения уменьшается ЭДС, ток, тормозной момент, а при частоте вращения, равной Ω = 0, они исчезают. Максимальное значение тормозного момента тем больше, чем больше величина постоянного тока в обмотке статора [1]:
Здесь xμ – реактивное сопротивление намагничивающего контура.
|
Рис. 23. Динамическое торможение АД | Для увеличения тормозного момента в цепь ротора вводят добавочное сопротивление Rд (рис. 23). |
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
