Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707)
Текст из файла
ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ - г.г. соколовский эл ектРоп Ри Воды ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ УЧЕБНИК Допущена Учебно-методичесиим объединением по образованию в обласгпи энергетики и электротехника в качествеучебноко для студентов высших учебных заведений, обучающикся па специальности 140б04 «Электропровод и автоматика промышленных уапоновок и технологичесиих иомплексов» направления подготовки 14йбйй «Электротехника, элекгпромеханииа и электротехнологии» Москва Щ~~ лСАВЕМА 2006 ВВЕДЕНИЕ Современный этап развития промышленных приводов характеризуется значительным расширением области применения регулируемых электроприводов переменного тока. Это касается большинства тех отраслей промышленности, в которых ранее использовались электроприводы постоянного тока с двигателями независимого возбуждения, обладающие наилучшими регулировочными свойствами (например, металлообрабатывающая промышленность, бумагоделательная промышленность и др.), а также отраслей, где технологические параметры средствами электропривода не регулировались (например, насосные станции и воздуходувки).
Основой для разработки асинхронного двигателя послужило открытие явления вращающегося магнитного поля, сделанное одновременно и независимо друг от друга Г. Феррарисом (Италия) и Н.Теслой (США) и опубликованное в 1888 г. В то же самое время русским электротехником М.О.Доливо-Добровольским был сконструирован трехфазный асинхронный двигатель с распределенной обмоткой статора, а в 1889 г. им же был изобретен короткозамкнугый ротор асинхронного двигателя с обмоткой в форме беличьей клетки. Конструкция асинхронного двигателя, принципиально разработанная тогда, сохранилась до сих пор, он и поныне является одной из самых дешевых и долговечных электрических машин.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным типом электрической машины. Это объясняется простотой его конструкции и высокой надежностью, связанной с отсутствием щеток и контактных колец. Длительное время асинхронный двигатель использовался, в основном, в не- регулируемых электроприводах, хотя теоретические способы регулирования его скорости были известны. Одновременно велись работы по практическому созданию регулируемого привода переменного тока. При всех известных способах регулирования скорости асинхронного двигателя (регулирование изменением напряжения на статорной обмотке„переключением числа пар полюсов, введением сопротивления или добавочной электродвижущей силы (ЭДС) в роторную цепь двигателя с фазным ротором) только электропривод с регулированием путем изменения частоты напряжения на статоре мог составить конкуренцию приводу постоянного тока с двигателем независимого возбуждения в тех устройствах, в которых требуется большой диапазон регулирования скорости и предъявляются высокие требования к точности ее поддержания и динамическим характеристикам привода.
На статоре асинхронного двигателя располагается трехфазная 1реже — с другим числом фаз) статорная обмотка, оси фаз которой сдвинуты между собой в электрическом пространстве на 120 эл. град. На роторе также расположена трехфазная обмотка, если двигатель имеет фазный ротор, или обмотка в форме беличьей клетки, если двигатель выполнен с короткозамкнутым ротором. Обмотка статора питается симметричным трехфазным синусоидальным напряжением лы = 0!пах з~~Ф~аэлГ)1 иы = 1/~ „ з1п(оЪ,„г — 2я/3); лю = Ц „ з)п(о~оэлг - 4я/3).
где Ц „— амплитудное значение напряжения питания статора; гаа — угловая частота напряжения питания статора; г — время. Угловая частота напряжения питания в, =2я/ где / — частота напряжения питания статора, Гц. Фазные напряжения иы, и,~, иш сдвинуты друг относительно друга во времени на угол 2я/3 рад, т.е.
на 120 . Сочетание пространственного сдвига обмоток и временного сдвига напряжений приводит к тому, что в магнитной системе машины формируется вращающееся магнитное поле. Если число пар полюсов обмотки статора равно единице (р„= 1), то физическое и электрическое пространства совпадают друг с другом и обмотки оказываются сдвинутыми на 120 и в физическом, и в электрическом пространстве. В этом случае за время, равное периоду напряжения питания, максимум магнитной индукции совершает полный оборот в плоскости, перпендикулярной оси машины, т.е. поворачивается на 2я рад. При этом угловая скорость вращающегося поля в физическом пространстве равна круговой частоте напряжения питания ыа„.
Если число пар полюсов больше единицы, то фазные обмотки, сдвинутые в электрическом пространстве друг относительно друга в на 2я/3 эл. рад, в физическом пространстве сдвинуты между собой на угол 2я/Зр„ рад. Это означает, что, например, при р„= 2 за период напряжения питания поле, повернувшись в электрическом пространстве на 2я эл. рад, в физическом пространстве повернется только на 4 я рад, т.е.
на половину оборота. Скорость поля, оставаясь в электрическом пространстве равной р2„, = 2яГ", в физическом пространстве станет в два раза меньше. Поэтому следует различать скорость поля а2, в электрических радианах в секунду и скорость поля р2р в физическом пространстве.
В общем виде соотношение между этими скоростями определяется выражением Силовые линии магнитного поля статора, пересекая витки фазной обмотки ротора или стержни беличьей клетки ротора, наводят в них ЭДС. Под действием этой ЭДС в обмотке ротора протекает ток, при взаимодействии которого с полем статора создается электромагнитный (вращающий) момент. Очевидно, что роторная ЭДС и ток в роторной обмотке не равны нулю, а следовательно, и электромагнитный момент отличен от нуля только тогда, когда скорости поля статора и ротора не равны друг другу, т.е. поле и ротор вращаются асинхронно. Частота роторной ЭДС р2, определяется по формуле Р2р = а2С»л Ррт"'2 где е2 — угловая скорость двигателя в физическом пространстве; р„в — угловая скорость ротора, эл.
рад. Обмотки статора и обмотка ротора имеют обычно различное число витков. Это затрудняет одновременное рассмотрение происходящих в них процессов. Поэтому при выполнении расчетов роторная обмотка »приводится» к статору так, чтобы числа их витков были одинаковы.
Операция приведения не должна отражаться на режиме работы статорной обмотки. Для этого необходимо и достаточно, чтобы намагничиваюгдая сила и главный магнитный поток, связывающий статорную и роторную обмотки, в результате выполнения приведения остались неизменными, т.е. чтобы выполнялось равенство Р 222Р2 22й = 222Р2 где 22 — ток в обмотке ротора; гр, и гр2 — число витков фазы статора и ротора соответственно (штрихами помечены роторные величины, приведенные к стагору через коэффициент трансформации Ц = 2р,/2р2). Если обозначить значения активного сопротивления и индуктивности ротора через Л2р и 2,2р, то их приведенные к статору значения определятся как Я2 = /с,'Я2р 12 й~Ьгр.
Приведение абсолютных значений напряжения на роторной обмотке и тока в ней выполняется по выражениям: г'2) ~т г'2р~~ ~~2~ )~ )~2р~. В каталогах на асинхронные двигатели содержатся параметры ротора, приведенные к статору. Для двигателей с короткозамкнутым ротором даются приведенные к статору данные эквивалентного фазного ротора. Поэтому далее принимается, что параметры двигателя приведены к статору, и штрихи в обозначении приведенных роторных величин не применяются. Напряжения и токи в каталогах приводятся в эффективных (действующих) значениях. Но в настоящее время широко используется математическое описание электромагнитных процессов в машинах переменного тока в форме пространственных векторов напряжений, токов и потокосцеплений, модули которых представляют собой амплитудные значения соответствующих величин.
Как известно, амплитудные и эффективные значения синусоидальных величин связаны между собой коэффициентом /2 . Поэтому, обозначая модули пространственных векторов в виде ~(/~, ~1~, ~Ч'~, можно записать, что ~О~=~Г2(У; ')1~'= Г21; (Ч'~= Г2Ч', где (/, 1, Ч' — действующие значения величин. Фазные обмотки статора могут соединяться звездой (У) или треугольником (~7). На табличке асинхронного двигателя обычно указываются номинальные напряжение и ток статора„например: Ц,у/(/„г = 380/220 В; 1„//1„~ = 1,2/2,078 А.
При векторном описании модуль пространственного вектора определяется как амплитудное значение напряжения на фазной обмотке статора и тока в ней, в частности, для фазных напряжения и тока: ~й,~ =,Г2(/, = (',Г2/(4ь)и,„= Л(/„; ~1,~=Л1, =Л1„=(Л/,Гз)1„, где Ц, 1, — эффективные значения фазных напряжения и тока соответственно. Сегодня наиболее распространенный тип электропривода с двигателем переменного тока включает в себя приводной преобразователь на основе преобразователя частоты со звеном постоянного тока и инвертором с широтно-импульсной модуляцией. В преобразователь встроена система управления привода с микропроцессорным управлением и внешним интерфейсом, обеспечивающим пользователю максимум возможностей для использования привода в самых различных отраслях промышленности.
В преобразователях со звеном постоянного тока переменное выходное напряжение формируется автономным инвертором из напряжения постоянного тока. Поскольку обычно в качестве ис- 6 точника питания используется сеть переменного тока, то в состав преобразователя частоты входит управляемый или неуправляемый выпрямитель. Такие преобразователи принципиально не имеют ограничения на максимальное значение выходной частоты. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока подразделяются на преобразователи с автономным инвертором тока и автономным инвертором напряжения.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
