Оцінка способів регулювання асинхронного двигуна

В даний час завдяки розвитку силової перетворювальної техніки створені і серійно випускаються різні види напівпровідникових перетворювачів частоти, що означає випереджувальний розвиток і широке застосування частотно-регулюючого асинхронного електропривода. Основними перевагами цієї системи регулюючого електропривода є:

- плавність регулювання і висока жорсткість механічних характеристик, що дозволяють регулювати швидкість в широкому діапазоні;

- економічність регулювання, що визначається тим, що двигун працює з малими величинами абсолютного ковзання і втрати в двигуні не перевищують номінальних.

Недоліками частотного регулювання є складність і висока коштовність (особливо для приводів великої потужності) перетворювачів частоти і складність реалізації в більшості схем режиму рекуперативного гальмування.

Регулювання швидкості зміною кількості пар полюсів асинхронного двигуна дозволяє отримувати декілька (від 2 до 4) робочих швидкостей, тобто плавне регулювання швидкості і формування перехідних процесів при цьому способі неможливо. Тому даний спосіб має визначенні області застосування, але не може розглядатись, як основа для побудови систем регулюючого електропривода.

Регулювання швидкості асинхронного двигуна зміною величини напруги живлення при постійній (стандартної) його частоти для асинхронних двигунів з короткозамкнутим ротором має цілком обмежене застосування, внаслідок того, що регулювання швидкості тут спряжено з втратами енергії ковзання, що виділяються в роторі двигуна і ведуть до його перегріву. Отримані при цьому способі механічні характеристики не рекомендовані для якісного регулювання. Діапазон регулювання не перевищує 1,5:1; більш глибоке регулювання швидкості можна допускати тільки короткочасно. Виходячи з даної оцінки, регулювання зміни величини напруги живлення застосовується, головним чином, тільки для забезпечення плавного пуску нерегулюємих асинхронних електроприводів чи для короткочасного зниження швидкості. Іноді цей спосіб регулювання використовується для регулювання швидкості насосів і вентиляторів (механізмів з вентиляторним характером навантаження) невеликої потужності (до 15 кВт), однак і в цьому випадку необхідно збільшення встановленої потужності двигуна.

АЕП з АД з реостатним регулюванням (рис.1.2).

Принцип дії:

Змінюючи активний опір кола ротора, ми тим самим діємо на ковзання, при цьому змінюється кутова швидкість.

Один з важливіших показників якості регулювання - плавність. В даному випадку плавність залежить від числа ступенів додаткового опору, що вводиться в коло ротора, яке в свою чергу обмежується стандартною апаратурою управління за допомогою релейно-контактних схем. Збільшення числа ступенів призведе до збільшення числа реле і контактів, що в свою чергу призведе до зменшення швидкодії і надійності системи в цілому. Крім цього, такі електроприводи мають низькі енергетичні показники, невисокій ККД в області глибокого регулювання, при значному збільшенні додаткового опору різко зменшується жорсткість характеристики, що позначиться на стійкості роботи електропривода.

Рис. 1.2 Схема АД з фазним ротором

Рис. 1.3 Механичні характеристики АД з фазним ротором

З метою збільшення плавності регулювання застосовують імпульсне параметричне регулювання. Сутність цього методу полягає в поперемінному введенні і виведенні додаткового опору в колі ротора, при цьому середнє значення опору дорівнює:

де t₁ - тривалість замкнутого стану ключа;

t₂ - тривалість розімкнутого стану ключа;

частота обертання буде змінюватися плавно в межах від до між двома граничними характеристиками =1 і =0.

Діапазон регулювання швидкості в ЕП з реостатним регулюванням обмежується:

- Великими втратами потужності (низький ККД)

- Низькою стабільністю (Д=1,5:1).

Рис. 1.4 Схема імпульсного параметричого регулювання

Рис. 1.5 Характеристики імпульсного параметричого регулювання