С использованием ТПЧ

 

Применение ТПЧ улучшает также другие качественные показатели регулируемого ЭП: прежде всего это относится к пусковым и тормозным режимам АД.

 

Следует отметить, что пуск АД проводят при уменьшенной частоте и по мере его ускорения частоту тока, подаваемого на статор, увеличивают.

 

Увеличенный пусковой момент способствует большему ускорению ротора АД и уменьшает время пуска, что очень важно для ЭП работающих в повторно-кратковременном режиме. В последующем для увеличе­ния угловой скорости ротора АД до номинальной частоту тока статора постепенно увеличивают. Если в процессе ускорения враще­ния ротора частоту увеличивать медленно, то при работе на каждой частотной характеристике АД достигает угловой скорости на ее рабочей части и переход на большую скорость не сопровождается большими бросками тока. Такой частотный пуск называется «мягким». При «мягком» пуске АД потери энергии и потребляемая энергия сравнительно невелики, но увеличивается время пускового процесса. Если же скорость изменения частоты тока статора боль­шая, то ротор АД не успевают достичь скорости, соответствующей критическому скольжению и переход с одной частотной характеристики на другую происходит в области их неустойчивых частей. Такой режим частотного пуска, характерный большими значениями тока и потерь, называют «жестким».

Очевидно, в ТПЧ наиболее рационально устанавливать такую скорость изменения частоты тока, при которой переход с одной частотной механической характеристики на другую будет происхо­дить при максимальных моментах. Указанное условие будет выполняться, когда темп или ускорение частоты тока в статоре будет одинаковым с ускорением ротора.

На судах ТПЧ применяют в основном в реверсивных ЭП для которых характерны режимы торможения противовключением и рекуперативный.

 

Применение ТПЧ позволяет предварительно понизить частоту тока, подаваемого на статор АД, при этом пропорционально уменьшится индуктивное сопротивление ротора, соs ф увеличится и это приведет к увеличению тормозного момента (соответственно время тормозного процесса со­кращается). Одновременно при уменьшении частоты тока мгновен­но снижается угловая скорость поля статора и скорость ротора оказывается выше скорости поля статора. Это способствует работе АД на небольшом отрезке времени в режиме рекуперации, что дополнительно сокращает время реверса.

Режим рекуперации может быть не только при реверсе, но и при регулировании угловой скорости в сторону уменьшения, когда приходится снижать частоту тока статора. В подобных случаях, так же как и в предыдущем, переход работы АД с одной механической характеристики на другую происходит в зоне рекуперативного торможения, Переход сопровождается бросками тока, значения которых зависят от скорости изменения частоты. Аналогично, как и при пуске, переходный режим может быть «мягким» и «жестким». Для уменьшения бросков тока и потерь при регулировании стремят­ся скорость уменьшения частоты иметь небольшую, т.е. переход­ный процесс выполняют по возможности «мягким». Задавая опре­деленные законы изменения частоты с помощью системы управле­ния ТПЧ, можно получить гамму механических характеристик АД, отвечающих оптимальному режиму работы АД.

 

2. Регулирование угловой скорости АД с помощью тиристоров

Кроме рассмотренного частотного управления АД, тиристор­ные схемы позволяют изменять угловую скорость АД и другими способами. Регулирование угловой скорости благодаря переклю­чающим способностям тиристоров в этих схемах построено на изменении рабочих параметров АД, которое достигается:

1.измене­нием напряжения, подаваемого на статор:

2.импульсным регулирова­нием в цепи ротора;

3.введением добавочной ЭДС в цепь ротора.

Изменение напряжения, подаваемого на статор. При изменении напряжения тиристорным регулятором изменяется магнитный по­ток статора, а это приводит к изменению вращающего момента АД: тем самым нарушается условие равновесия, которым характе­ризуется установившееся движение. В случае уменьшения напряже­ния вращающий момент становится меньше момента сопротивле­ния и ротор АД будет замедляться. Уменьшение скорости приводит к увеличению скольжения, ЭДС, тока ротора и вращающего мо­мента, Когда при замедлении наступит равновесие моментов, то ротор АД будет вращаться с новой установившейся скоростью, которая будет меньше, чем до снижения напряжения на зажимах статора.

Применение тиристорных регуляторов напряжения позволяет осуществлять плавный пуск АД путем постепенного уменьшения угла α, а также динамическое торможение.

Устройство регуляторов напряжения значительно проще и де­шевле описанных ранее схем ТПЧ. Однако КПД двигателей с регуляторами напряжения невысок, поэтому приходится увеличи­вать габаритные размеры АД во избежание превышения допусти­мой температуры вследствие роста тока и ухудшения вентиляции.

На судах тиристорные регуляторы напряжения используются в ЭП кранов и лебедок, где большие моменты при малых угловых скоростях требуются лишь в течение небольшой части рабочего цикла.

Импульсное регулирование в цепи ротора. Сущность импульсного регулирования состоит в том. что для изменения угловой скорости АД осуществляется периодическое кратковременное изменение его параметров, благодаря чему дозируется поток энергии, передавае­мой от сети к АД и в обратном направлении.

Следует отметить, что вследствие небольшого значения мощ­ности, необходимой для управления тиристорным ключом, данный способ позволяет получить бесступенчатое плавное изменение угло­вой скорости. Механические характеристики АД при данном спо­собе регулирования можно получить более жесткими по сравнению с реостатными, так как при изменении нагрузки на валу АД имеется возможность изменять управляющий сигнал таким образом, чтобы скорость практически не менялась.

Введение добавочной ЭДС в цепь ротора. Путем подключения к цепи ротора АД независимого источника энергии переменная ЭДС этого источника подается в противофазе с ЭДС ротора.

Рис. 54. Схема регулирования асинхронного двигателя введением добавочной ЭДС (а) и его механические характеристики при различных ЭДС" инвертора {б)

Способ регулирования введением добавочной ЭДС связан с преобразованием энергии постоянного тока в переменный или наоборот, поэтому указанные схемы имеют пониженные значения коэффициента мощности и КПД. Такой способ регулирования наиболее целесообразен лишь при небольшом диапазоне регулиро­вания скорости ЭП, что в условиях судна применимо для отдельных насосов,