Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ СКАЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ




Принцип скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода базируется на изменении час­тоты и текущих значений напряжения, магнитного потока и тока двигателя. Управляемость двигателя при этом может обеспечиваться взаимосвязанным регулированием либо час­тоты и напряжения, либо частоты и тока статора двигателя. Первый способ управления принято называть частотным управлением, а второй — частотно-токовым управлением. Выбор способа управления определяется совокупностью ста­тических, динамических и энергетических требований к электроприводу.

Скалярный принцип частотного управления является наи­более распространенным в электроприводах с асинхронным двигателем.

При частотном управлении электромагнитный момент асинхронного двигателя зависит от частоты и напряжения переменного тока, питающего статор электрической машины. Наличие двух независимых каналов управления (уровнем на­пряжения и частотой) дает возможность реализовать в сис­теме преобразователь частоты — асинхронный двигатель (ПЧ — АД) различные законы управления.

Академиком М.П. Костенко установлено, что при сохране­нии постоянной перегрузочной способности двигателя λ = Мкном регулирование параметров двигателя и сети должно осуществляться по закону

 

(1)

 

где Мк, Мном - соответственно критический (максимальный) и номинальный момент электродвигателя; M1, M2 — значения электромагнитного момента, соответствующие значениям магнитного потока Ф1 и Ф2; U1 ,U2 — значения напряжений на статоре; f1 , f2 — значения частоты переменного тока, питающего статор двигателя.

Если индексы величин знаменателей в формулах (1) от­нести к номинальным значениям (напряжению и частоте тока сети), то можно записать

 

(2)

 

где U1, f1 - соответственно напряжение и частота на выходе преобразователя частоты.

Обозначив U1 /Uном = γ; f1/fном =α; М1/Mном=μ, оконча­тельно получим

 

(3)

 

Управляя двигателем в соответствии с выражением (3) при ненасыщенной магнитной системе электрической маши­ны, можно сохранить практически неизменными коэффици­ент мощности, скольжение, перегрузочную способность не­зависимо от изменения частоты.

Виды нагрузки определяют различные формы взаимосвя­занного управления напряжением и частотой.

При постоянном моменте нагрузки

 

, или U/f=const. (4)

 

При постоянной мощности Р=cMf = const, здесь с — конструктивная постоянная двигателя, будем иметь

 

(5)

 

Часто нагрузка зависит от скорости исполнительного ор­гана рабочей машины ω

 

или . (6)

 

При вентиляторной нагрузке (n = 2) будем иметь

 

(7)

 

Механические характеристики привода, сохраняющего теоретически постоянство перегрузочной способности двига­теля при указанных видах нагрузки, приведены на рис. 2. Однако, как видно из графиков, изображенных пунктирными линиями, сохранить постоянство перегрузочной способности двигателя не удается. Это связано с тем, что с уменьшением частоты растет влияние падения напряжения в активном со­противлении статорной цепи, которое при выводе основных законов управления не учитывалось.

 

 

 

Рис. 2. Механические характеристики привода, управляемого по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель:

a — при постоянном моменте; б — при постоянной мощности; в — при вен­тиляторной нагрузке

 

Для того чтобы реализовать принцип скалярного частот­ного управления, необходимо в соответствии с выражением (2) взаимосвязано управлять напряжением на статоре асин­хронной машины при изменении частоты.

В разомкнутых системах ПЧ —АД не удается достичь боль­шого диапазона регулирования скорости, поскольку в значительной степени проявляется статизм (влияние измене­ния момента нагрузки на механическую характеристику при­вода). Например, уже при диапазоне регулирования 6:1 ста­тизм может достигать около 30 %. В частотно-управляемых замкнутых (с обратными связями по току, скорости или дру­гим величинам) системах электропривода диапазон регули­рования скорости расширяется до 50:1 и более, а в асинхрон­ных приводах с векторным принципом управления до 1000:1 и более.

Скалярное управление может быть реализовано при от­сутствии датчиков напряжения, тока и скорости. Тем не ме­нее, все современные ПЧ содержат датчики тока и напряже­ния для обеспечения сервисных защитных и других дополни­тельных функций. Датчики напряжения устанавливаются, как правило, в звене постоянного тока, а датчики тока — на вы­ходе инвертора в двух фазах.

При частотном регулировании скорости синхронных дви­гателей для случая постоянного момента сопротивления на валу двигателя напряжение на выходе ПЧ следует изменять по закону U/f = const. Если же момент приводимой рабочей машины зависит от скорости, то при изменении частоты тре­буется наряду с изменением напряжения регулировать ток возбуждения двигателя.

Рассмотрим законы скалярного управления при частотном регулировании скорости синхронного двигателя с неявно вы­раженными полюсами из условия обеспечения заданной пе­регрузочной способности (угол нагрузки θ=θном=const).

Электромагнитный момент синхронного двигателя опреде­ляется следующей зависимостью:

(8)

где U — фазное напряжение на зажимах статора; Е — ЭДС, индуцируемая в обмотке статора; ω0 - угловая скорость маг­нитного поля; х — синхронное индуктивное сопротивление.

Пренебрегая насыщением магнитной цепи, формулу (8) можно записать в виде

(9)

где IВ — ток возбуждения синхронного двигателя; А — посто­янная величина.

При постоянном значении угла нагрузки двигателя (θ=θном) закон регулирования напряжения и тока возбужде­ния определится из соотношения

(10)

откуда следует

(11)

При U/f = Uном/fном= const из (10) получим зависимость тока возбуждения синхронного двигателя от момента на валу

(12)

т.е. при U/f = const возбуждение синхронного двигателя должно изменяться пропорционально моменту нагрузки.

Для Iв /Iв.ном= const из (10) также следует, что U/f = Uном/fном = const и регулирование проводится при постоян­ном моменте (М = Мном).

При регулировании в режиме постоянной мощности регу­лирование осуществляется изменением только частоты при неизменных значениях тока возбуждения и напряжения.

По аналогии с двухзонным регулированием скорости дви­гателя постоянного тока независимого возбуждения можно реализовать аналогичное регулирование скорости синхронно­го двигателя. При постоянном моменте используется регули­рование скорости в зоне ниже номинального значения, а при постоянной мощности — в зоне выше номинального значе­ния скорости.




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных