Регулирование координат электропривода в системе «преобразователь частоты – двигатель» (ПЧ-АД)

Данный способ получил широкое распространение как способ регулирования синхронной скорости . Способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне как вверх, так и вниз от основной [10]. Так как не происходит увеличение S, потери скольжения невелики — способ экономичен. Однако для лучшего использования АД (высокие КПД, cosip, перегрузочная способность Я) необходимо одновременно с изменением изменять и . Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки. Основной критерий — сохранить перегрузочную способность Я при регулировании напряжения и частоты = const.

Подставив выражение .пренебрегая и считая, что ,.

получим:

(5.20).

Следовательно, дтя любых значений должно сохраняться соотношение.

откуда.

(5.21).

При . При вентиляторной характеристике . Если Л/с обратно пропорционален скорости:

При регулировании частоты вверх от ., невозможно одновременно увеличивать свыше , следовательно, нельзя обеспечить , поэтому критический момент снижается, как это показано на рис. 5.27.

Рис. 5.27

Рис. 5.28

Соотношение , справедливо, если пренебрегать /?" но при малых/ сопротивление Л, становится сравнимым с поэтому не обеспечивается A = const и Л/к уменьшается (рис. 5.28). Это объясняется тем, что при низких/ увеличивается из-за влияния R, падение напряжения /Л, и уменьшается ЭДС и поток, а следовательно, и Л/.

Для того чтобы этого избежать, необходимо с уменьшением / снижать (/, в меньшей степени, то есть

Таким образом, для регулирования координат АД данным способом необходимы преобразователи частоты и напряжения. Преобразователи частоты и напряжения делятся на:

• 1) электромашинпые (вращающиеся);
• 2) статические преобразователи.

Рис. 5.29

На рис. 5.29 представлен электромашинный преобразователь частоты с синхронным генератором СГ, который обеспечивает регулирование частоты и напряжения.

При изменении изменяется , при изменении изменяется , следовательно, в широких пределах регулируется <�ис, и, как следствие, частота

При изменении изменяется

Основным недостатком данного способа является двойное преобразование энергии: (переменного тока в постоянный ток, затем в переменный ток регулируемый), что приводит к большим потерям и обеспечивает низкий КПД системы, громоздкость, шум и механическую инерционность.

Этих недостатков лишены статические преобразователи, которые делятся на 2 группы:

• 1. ПЧ без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети с нагрузкой.
• 2. ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока (двухзвенные ПЧ).

Преобразователь частоты без звена постоянного тока

Рис. 5.30

Блок-схема ПЧ представлена на рис. 5.30: СЧ — силовая часть; СУ — схема управления.

В СЧ входят тиристоры и согласующие трансформаторы.

Электрическая схема ПЧ (рис. 5.31) содержит 3 группы тиристоров, в каждой группе по 6 тиристоров: три из которых подключены анодами, три — катодами к фазам вторичной обмотки трансформатора Т. Каждая фаза работает независимо, подключение фазы нагрузки (АД) производится между фазой и нулевым проводом (нулевая схема).

Рис. 5.31

Рассмотрим работу' группы тиристоров / (фаза A, Z). Если управляющие импульсы от СУ не подаются, то тиристоры закрыты и напряжение на нагрузке Za равно нулю.

Если подать в момент I, импульс на KS1 (в момент открытия) в /, на KS2, в tj на KS3, то на Z, приложено выпрямленное напряжение с пульсациями и/х. Если снять импульсы и подать в /, на К56, в /6 на KS4, в на К55 на Z, будет приложено пульсирующее напряжение обратной полярности — UZj как это показано на рис. 5.32.

Следовательно, на нагрузке Z, образуется напряжение переменного тока с периодом и частотой , которая значительно меньше частоты питающего напряжения . Из рис. 5. 32, б видно, что.

или

где - число открываемых тиристоров в группе за вычетом одного.

Тогда - для трехфазпого напряжения; - для /л-фазного напряжения.

Рис. 5.32

Например, при /i = 50 Гц и числе открываемых тиристоров за вычетом одного h

имеем ступенчатое изменение регулируемой частоты. Если между моментом снятия управляющих импульсов с тиристоров KSI-KS3 и подачей на тиристоры VS4- VS6 ввести временную задержку — паузу , то выходная частота:

(5.22).

Значит, плавно регулируя паузу , можно плавно регулировать частоту

Если управляющие импульсы подавать на тиристоры нс в момент их естественного открытия , а с задержкой (угол управления не равен нулю , то можно регулировать напряжение на нагрузке . Действующее значение регулируемого напряжения зависит от угла управления

(5.23).

Максимальное значение при равно.

Таким образом, рассмотренный преобразователь позволяет регулировать частоту и напряжение в широких пределах. Недостаток схемы — наличие нулевого провода.