Регулирование частоты вращения АД

Из формулы для скольжения S = 1 – n / n₁ однозначно определяется частота вращения n ротора АД:

n = n₁ (1 – S ) = 60 f₁(1 - S) / p. (3.21)

Из последнего выражения очевидны способы решения задачи.

1. Изменять скольжение S, что достаточно просто достигается в АД с фазным ротором. Если введено, то механическая характеристика становиться менее жесткой. При этом регулирование оборотов ротора АД возможно только в сторону снижения (рис. 3.11, а).

2. Изменять число пар полюсов р статора за счет комбинации последовательного и параллельного включения секций статора (рис. 3.11, б). Достоинства способа – простота реализации, недостаток – дискретность изменения оборотов. Поэтому этот способ требует специальных АД и, как правило, отключения АД на время коммутации.

Рис. 3.11

3. Эффективным способом, получившим наибольшее распространение, является частотный, хотя он требует применения сложной системы управления (рис. 311, в).

Достоинства частотного управления:

– возможность регулировать обороты от номинального значения в сторону уменьшения в 1000 раз и в сторону увеличения в 1,5¸2 раза (рост оборотов двигателя ограничивается механической прочностью двигателя);

– потери мощности невелики, т.к. АД продолжает работать при номинальном скольжении.

Недостатком способа является сложность построения преобразователя частоты, т.к. одновременно возникает необходимость управлять не только частотой, но и напряжением фаз статора. Это обусловлено тем, что .

Если U₁=const, то при снижении частоты поток увеличивается, сталь машины насыщается, возрастает потребление из сети реактивного тока, что снижает КПД (больше греется сталь статора).

С другой стороны, при возрастании частоты поток уменьшается, что при неизменном моменте сопротивления на валу двигателя приведет к большему нагреву ротора за счет возросшего потребления активной составляющей тока из сети, т.к. момент сопротивления М_С должен уравновешиваться электромагнитным моментом двигателя, т.е. .

Для сохранения неизменным момента на валу надо одновременно регулировать как частоту, так и напряжение согласно формуле (3.20) . Поэтому для обеспечения условия М=const, необходимо поддерживать постоянным отношение .

Структурная схема частотного управления АД показана на рис. 3.12.