Основы электропривода, автоматизированный электропривод, теория электропривода 310 стр. (Укр)

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 4.30 – Механічні характеристики

двошвидкісного АД для схем Y/Y та Δ/YY.

Перехід від

2p

до

1p

з постійним допустимим

моментом (потужність збільшується удвоє) здійснюється,

наприклад, за схемами з’єднання фазних обмоток Y/YY, рисунок

4.31.

а – зірка (Y),

2p

;

б – подвійна зірка (YY),

1p

Рисунок 4.31 – Схема на паралельне перемикання

обмоток.

201

У схемі, рисунок 4.31, перехід від узгоджено-

послідовного з’єднання секцій (1Н – 1К, 2Н – 2К) у фазах зірки

(фрагмент а) до зустрічно-паралельного їх з’єднання (1Н, 2К –

1К, 2Н) у фазах подвійної зірки (фрагмент б) здійснюється у

відповідності до схем рисунка 4.27 (фрагменти а й в).

Механічні характеристики двошвидкісного АД для схем

рисунка 4.31 (Y/YY) за умов регулювання швидкості з постійним

моментом

   

21p 



pìàõìàõ

ÌÌ

)2()1(





ðäîïðäîï

ÐÐ

наведені на рисунку 4.32.

Рисунок 4.32 – Механічні характеристики

двошвидкісного АД для схем Y/YY.

Схема YY на рисунках 4.29 та 4.31 подані у різних

виглядах. Це виконано з метою ознайомлення читача з різними

способами графічних позначень схем.

На схемах рисунків 4.28, 4.29 та 4.31 при переході до

меншого числа полюсів змінена черговість прямування фаз (з А-

В-С на А-С-В) в обмотці, щоб зберегти незмінною черговість,

тобто А-В-С, не живленні з метою збереження напрямку

обертання при переході з меншої швидкості на більшу.

Пояснення цього явища наступне.

202

На рисунках 4.28, 4.29 та 4.31 при переході від першої

схеми з’єднання фаз обмотки статора до другої, в обмотці

статора змінюється кут фазної зони з 120 (фрагмент а рисунка

4.33) на 60 (фрагмент б).

а – кут фазної зони обмотки статора 120 електричних

градусів;

б - кут фазної зони обмотки статора 60 електричних

градусів.

Рисунок 4.33 – Зірки зосереджених значень фазних

напруг статора АД.

Із згаданих вище багатошвидкісних АД найбільший

діапазон регулювання може бути

1:8D

або

1:6D

наприклад, для чотиришвидкісних АД співвідношення

синхронних частот обертання може бути,

 

хвоб

- діапазон

1:8D

(3000/1500/750/375);

- діапазон

1:6D

(3000/1500/1000/500).

4.5.4 Регулювання координат АД змінюванням

напруги живлення статора

Одним з можливих способів регулювання координат АД є

змінювання напруги живлення обмотки статора без змінювання

частоти.

203

Для реалізації цього способу між мережею живлення й

АД розташовується перетворювач напруги, наприклад, ТРН –

тиристорний регулятор напруги, для змінювання величини

напруги у відповідності до сигнала керування

, що

підводиться до статорного кола, рисунок 4.34.

Рисунок 4.34 – Схема живлення АД з регулятором

напруги.

При такому регулюванні синхронна кутова швидкість та

критичне ковзання залишаються незмінними при зменшенні

напруги, жорсткість механічних характеристик падає. Це не

кращий спосіб регулювання швидкості, бо зі зменшенням

напруги діапазон регулювання змінюється мало, проте суттєво

зменшуються максимальний та поточний моменти двигуна (з

огляду на те, що

UМ 

), а отже і його перевантажувальна

здатність (дивись штучні характеристики 1-3, рисунок 4.35),

натомість цей спосіб більш доцільний при регулюванні інших

координат АД, наприклад, момента і струму.

204

Рисунок 4.35 – Механічні характеристики АД при

зменшенні напруги живлення.

4.5.5 Частотне регулювання АД

Частотний спосіб регулювання швидкості АД у різних

його різновидах є одним із найрозповсюджених. Суть способу

витікає з відомої залежності для синхронної швидкості

2 







звідки видно, що кутова швидкість 

змінюється не тільки при

змінюванні числа пар полюсів р, але й при змінюванні частоти

живлення.

Цей спосіб має найкращі показники регулювання

швидкості порівняно з іншими способами. Єдиним стримуючим

фактором тут є висока, поки що, вартість перетворювача частоти

живлення. Цей спосіб забезпечує плавне регулювання швидкості

у широкому діапазоні, а одержані статичні характеристики

мають високу жорсткість. Частотний спосіб має таку важливу

205

властивість як сталість ковзання при регулювання швидкості

(цього немає при реостатному регулювання). За цієї обставини

втрати ковзання (

sPP 

) незначні, тобто спосіб

економічний.

Для кращого використання АД, одержання високих

енергетичних характеристик (



cos

, ККД та перевантажувальної

здатності), одночасно зі змінюванням частоти живлення

слід

і змінювати й величину напруги живлення

. Закон

змінювання напруги при цьому залежить від характеру момента

навантаження.

Якщо при виборі співвідношення між

та

виходити з міркувань підтримки постійності момента

навантаження (перший клас механізмів) при регулювання

швидкості, то при цьому слід зберігати незмінним магнітний

потік.

Із формули Капа (визначає величину ЕРС для

гармонічного закону змінювання струму)

01111

44,4)( kwФfUЕ 

де

– частота змінного струму;

– магнітний потік;

– число витків обмотки статора;

kkkk



– обмоточний коефіцієнт;

– фазна напруга,

випливає закон змінювання напруги й частоти

Const



(формула Костенка).

Для механізмів третього класу (з вентиляторним

моментом навантаження) цей закон має бути:

Const



Для механізмів четвертого класу (

зменшується

нелінійно при збільшенні швидкості) цей закон має бути:

206

Const



Механічні характеристики АД для закону регулювання

Const



подані на рисунку 4.36.

Рисунок 4.36 – Механічні характеристики АД при

частотному регулюванні.

Для частот регулювання

ном

ff 

максимальний момент

max

практично постійний (збереження високої

перевантажувальної здатності

ном

мах





Для частот регулювання

ном

ff 

, коли напруга

не

можна збільшуватись із-за насичення магнітної системи і

практично залишається незмінною, рівною

ном

максимальний момент двигуна знижується.

207

Зауваження. Вищенаведені висновки одержані у

знехтуванні активних опором обмотки статора. Це

припущення не зовсім коректне при малих частотах, коли

зменшується індуктивний опір і зростає відносний активний

опір. Падіння напруги на ньому потребує зменшення напруги у

менший мірі, ніж це вимагає співвідношення

Const



Слід відзначити, що частотне регулювання, особливо

останнім часом застосовується й для регулівного синхронного

ЕП. Необхідним елементом ЕП при частотному керуванні є

перетворювач частоти (і напруги).

Різні види перетворювачів частоти, які знайшли

застосування при частотному регулюванні, можна поділити на

дві групи:

- статичні перетворювачі, які мають найбільш широке

застосування;

- електромеханічні перетворювачі на базі звичайних, або

спеціальних електричних машин, раніш вони мали широке

розповсюдження, але й зараз ще знаходяться в експлуатації,

особливо в потужних та деяких спеціальних ЕП.

Електромашинні перетворювачі

Схема чотиримашинного перетворювача побудована на

базі синхронного генератора

й системи Г – Д, рисунок 4.37.

Система Г - Д складається з ГПС

та ДПС

незалежного збудження. Приводом генератора

асинхронний нерегулівний двигун

1AM

, який живиться від

стандартної мережі змінного струму. Двигун

регулівний є

приводом синхронного генератора

– джерела регулівної

частоти й напруги.

Регулювання частоти перетворювача здійснюється

регулюванням швидкості



генератора

двигуном

Регулювання швидкості двигуна

двозонне: вниз від основної

напруги генератора

(резистором

1çá

змінюється струм

збудження, а значить і потік

); уверх від основної за рахунок

208

ослаблення поля двигуна

(резистором

3çá

змінюється

струм збудження двигуна

). Величина напруги

відповідному відношенні до частоти регулюється змінюванням

магнітного потоку генератора

за рахунок регулювання

струму його обмотки збудження резистором

2çá

Рисунок 4.37 – Електромашинний перетворювач частоти

для живлення АД АМ2-АМ4.

Таким чином, система є чотиримашинним

перетворювачем, на вхід якого подається нерегулівна змінна

209

напруга промислової частоти (~

ConstU 

;

Constf 

), а на

виході маємо регулівну змінну напругу (~

VarU 

;

Varf 

)

для живлення АД (

2AM

;

3AM

;

4AM

;...), швидкість

навантаження яких



слід регулювати.

Така система знаходить застосування, наприклад, у

багатодвигуневому приводі прокатних станів, де велика

кількість валків стана одночасно є і опорними і приводними (з

вмонтованими в них АД). Живлення цих (вбудованих) АД від

розглянутого перетворювача забезпечить регулювання

швидкості багатодвигуневого ЕП.

Вади перетворювача, як електромашинної системи,

аналогічні розглянутим у пункті 4.3.4. Слід додати, що у цьому

випадку установлена потужність у 4 рази перевищує потужність

ЕП, а перемножування ККД чотирьох обертових машин у

кращому випадку дасть загальний ККД біля 66%.

Переваги перетворювача аналогічні розглянутим у пункті

4.3.4. Слід додати наступне:

- можливість просто здійснювати нарізне (роздільне)

регулювання напруги й частоти;

- можливість просто здійснити автоматичне підтримання

Const



;

- при завеликих потужностях використання статичного

перетворювача може бути проблематичним (велика вартість, або

взагалі не випускається, або не задовольняє якість, не

відповідають параметри й таке інше), а електромашинний

перетворювач можна скласти у виробничих умовах,

використовуючи стандартне електрообладнання й апаратуру.

Але для частотного регулювання ЕП у більшості випадків

використовують статичні перетворювачі.

Статичні перетворювачі частоти (СПЧ)

210