Угловая скорость АД может быть выражена через синхронную следующим образом:
- угловая скорость ВМП (синхронная скорость)
- скольжение
Проанализировав эти выражения можно сделать вывод, что все возможные способы регулирования АД можно разделить на 2 группы:
1.
2.
При этом регулирующее воздействие вносится либо в цепь статора, либо в цепь ротора. - воздействует на цепь ротора, - воздействует на цепь статора.
Воздействие на цепь ротора принципиально возможно для АД с фазным ротором. При этом осуществляется воздействие на скольжение, либо на момент.
1. , путем изменения активного сопротивления цепи ротора - реостатный способ.
2. , путем введения - каскадный способ.
Воздействие на цепь статора:
1. (изменение напряжения подводимого статору).
2. (изменение числа пар полюсов)
3. (изменение частоты напряжения подводимого к статору). Используются для АД с К.З. ротором.
Используется только двигателем с фазным ротором. Реализуется ступенчатым изменением активного сопротивления цепи ротора. При этом число ступеней ограниченно низкими функциональными возможностями релейно-контакторных схем управления.
|
|
Рис 108. Схема регулирования асинхронного двигателя ступенчатым изменением сопротивления якоря
Рис.109 Механические характеристики
Показатели качества:
1. Направление регулирования однозонное вниз.
2. Регулирование при постоянном моменте.
3. Плавность. Число ступеней добавочных реостатов более 3-х не целесообразно, следовательно, регулирование ступенчатое.
4. Стабильность. При увеличении добавочного сопротивления вводимого в цепь ротора жесткость рабочей части механической характеристики уменьшается и соответственно ухудшается стабильность работы ЭП в области малых скоростей.
5. Энергетическая эффективность. При введении добавочных сопротивлений в цепь ротора, так называемая энергия или мощность скольжения, потребляемая ротором АД рассеивается в окружающую среду и добавочном сопротивлении, так же как и электрические потери в обмотке ротора и статора. Рассмотрим понятия энергии (мощность скольжения) и определим зависимость этой энергии от скорости вращения ЭД. Если мощность, потребляемую из сети обозначить и при этом пренебречь магнитными потерями в статоре, то эту мощность через механические параметры можно выразить в виде:
Механическая мощность отдаваемая двигателем механизму , может быть представлена как:
Тогда за вычетом электрических и механических потерь в двигателе мощность скольжения можно представить:
Таким образом, если снизить угловую скорость двигателя по отношению к в 2 раза, то мощность скольжения будет составлять примерно потребляемой мощности, что приведёт к уменьшению КПД примерно на 50%.
|
|
Вывод: реостатное регулирование энергетически не эффективно.
Учитывая то, что реостатное регулирование не обеспечивает высоких показателей качества при низких скоростях вращения (низкие КПД и стабильность), .
Однако некоторые низкие показатели в частности плавность может быть улучшена.
Способом улучшения плавности является «параметрическое импульсное регулирование», на Рис.110.
- высокочастотный ключ (тиристор или транзистор)
- дроссель, предназначенный для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на зажимах ротора, который с частотой 600-800 Гц размыкает и замыкает цепь добавочного сопротивления. Частота 600-800 Гц выбрана для снижения коммутационных перенапряжений ключа К.
Если обозначить время в течение которого замкнут , а время в течении которого , разомкнут , то скважность управляемых импульсов . При этом .
Т.о., плавно изменяя скважность до , можно в пределах диапазона регулирования, плавно изменить угловую скорость вращения двигателя.
|
Рис. 109 Схема параметрического импульсного регулирования
Рис. 110 Механические характеристики при параметрическом импульсном регулировании