Использованием синхронного генератора

Электромашинные преобразователи частоты с

 

Преобра­зователи частоты можно разделить на электромашинные и вентильные.

Принципиальная схема электромашинного преобразо­вателя с промежуточным звеном постоянного тока, в кото­ром используется синхронный генератор, показана на рисунке 2. Преобразователь состоит из агрегата постоян­ной скорости (М1,G1), предназначенного для преобразова­ния переменного тока сетевого напряжения и неизменной частоты в регулируемое постоянное напряжение, которое зависит от тока возбуждения генератора постоянного тока G1. Двигатель постоянного тока М2 агрегата переменной скорости получает питание от генератора G1. При измене­нии напряжения на выводах генератора G1 (с помощью резистора R1) плавно регули­руется угловая скорость двигателя М2 и одновременно уг­ловая скорость синхронного генератора G2, что позволяет регулировать частоту выходного тока G2. Напряжение на выходе G2 можно регулировать током возбуждения синхронного генератора с помощью R3.

 

 

 

Рисунок 2 – Принципиальная схема электромашинного преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока с использованием синхронного генератора

 

От синхронного генератора G2, являющегося источни­ком напряжения с переменной частотой и амплитудой, пи­тается один или группа асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором МЗ — М5. Меняя направление тока возбуждения генератора постоянного тока G1, можно изме­нять направление вращения асинхронных двигателей. При неизменном токе возбуждения синхронного генератора G2 и двигателя постоянного тока М2, меняя его угловую ско­рость, можно автоматически регулировать выходное напря­жение по закону U₂/f₂=const. В данном случае, со снижением частоты снижается перегру­зочная способность асинхронных двигателей и поэтому диапазон регулирования при постоянном моменте нагрузки заметно уменьшается. Больший диапазон регулирования с обеспечением необходимой перегрузочной способности (по отношению к статическому моменту нагрузки) может быть получен при вентиляторной нагрузке.

Независимо от частоты (угловой скорости) синхронного генератора G2 амплитуда напряжения на его выходе может регулироваться только вниз от номинального значения.

Если мощность, потребляемая асинхронными двигате­лями от источника регулируемой частоты, равна Р_ном, то при пренебрежении потерями в машинах общая установлен­ная мощность преобразователи частоты составит .

С учетом потерь энергии в машинах преобразователя частоты его установленная мощность будет превышать че­тырехкратное значение установленной мощности нагрузки, что является недостатком электромашинного преобразова­теля частоты. Другим его недостатком является низкий КПД, определяемый произведением КПД отдельных ма­шин. Если, например, КПД каждой машины при полной нагрузке принять равным 0,9, то номинальный КПД преоб­разователя составит 0,9⁴ = 0,66. С уменьшением нагрузки и при регулировании угловой скорости двигателей МЗ — М5 вниз от основной КПД становится еще меньше.

Регулирование частоты связано с преодолением значи­тельной механической и электромагнитной инерционности, которой обладает электромашинный преобразователь.