Система электропривода АВК

 

Управление асинхронным двигателем путем изменения сопротивления, включенного в цепь ротора, связано с потерями энергии, пропорциональными скольжению. Для мощных двигателей, кроме того, резко возрастают размеры и стоимость коммутационной аппаратуры в роторной цепи. Более экономичным способом является применение каскадных схем включения, обеспечивающих возможность использования энергии потерь скольжения.

В каскадных схемах в цепь ротора асинхронных двигателей вводят добавочную э. д. с., направленную согласно или встречно с э. д. с. ротора и имеющую одинаковую с ней частоту.

Если добавочная э. д. с. и э. д. с. ротора совпадают по фазе (находятся в противофазе), ток ротора увеличивается (уменьшается), что приводит к возрастанию (снижению) вращающего момента двигателя. При постоянном статическом моменте это вызовет увеличение (уменьшение) скорости до значения, при котором момент двигателя станет равным статическому.

Таким образом, меняя величину и направление добавочного э. д. с. можно регулировать скорость вращения асинхронного двигателя в сторону уменьшения ее (свыше синхронной скорости).

При регулировании скорости вниз от синхронной добавочной э. д. с. находится в противофазе с э. д. с. ротора и угол сдвига тока ротора и добавочного э. д. с. превышает 90 электрических градусов. Источник добавочной э. д. с. при этом преобразует энергию потерь скольжения в механическую или электрическую энергию промышленной частоты.

В зависимости от способа преобразования этой энергии каскадные схемы разделяют на электрические и электромеханические каскады. В электрических каскадах энергия скольжения за вычетом потерь в цепи преобразователя отдается в сеть, а в электромеханических каскадах преобразуется в механическую энергию, подводимую к валу привода.

Для преобразования энергии скольжения раньше использовались электрические машины (одноякорные преобразователи, двигатель-генераторные агрегаты), включаемые в цепь ротора асинхронного двигателя, поэтому такие схемы получили название каскадных схем, или электромашинных каскадов. Чтобы не согласовывать по фазе и частоте, в настоящее время энергию скольжения преобразует сначала в энергию постоянного тока с помощью вентильного преобразователя. При использовании электрических машин для последующего преобразования энергии электропривод называют вентильно-машинным каскадом. Схемы, в которых преобразование энергии скольжения осуществляется только с помощью вентильных преобразователей, называют асинхронно-вентильными каскадами.

Электромашинные каскады находят ограниченное применение, в частности для привода мощных вентиляторных установок. Это объясняется необходимостью использования вспомогательных машин, мощность которых соизмерима с мощностью регулируемого асинхронного двигателя. Таким же недостатком обладают и вентильно-машинные каскады.

Электропривод системы ПЧ-Д с АИН

Общие сведения

 

Регулирование скорости вращения изменением частоты питающего напряжения является по существу единственным способом регулирования для синхронных двигателей, а для асинхронных обеспечивает наилучшие показатели по сравнению со всеми другими способами и позволяет использовать наиболее простой тип двигателя - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Однако изменение частоты влияет и на механические характеристики двигателя. При уменьшении частоты момент возрастает по сравнению с номинальным режимом, а при увеличении частоты снижается.

Для получения нормальных режимов работы, обеспечивающих полное использование двигателя, необходимо одновременно с изменением частоты менять и амплитуду напряжения, подводимого к статору.

Для осуществления такого регулирования необходим преобразователь, позволяющий плавно изменять частоту переменного тока при одновременном изменении его напряжения по определенному закону, в общем случае представленному нелинейной функцией.

Применявшиеся с этой целью до настоящего времени электромашинные преобразователи не отвечают этим требованиям, обладают малым быстродействием, а по габаритам и экономичности уступают электроприводам постоянного тока. Поэтому они используются очень редко, преимущественно в тех случаях, когда применение электропривода постоянного тока становится затруднительным (при очень мощных и быстроходных установках, для одновременного регулирования нескольких двигателей и т. п.).

Появление вентильных преобразователей частоты на управляемых кремниевых вентилях делает перспективным применение электропривода с регулированием частоты. При этом обеспечивается возможность регулирования скорости двигателя вверх и вниз от основной скорости.

В настоящее время вентильные преобразователи частоты (ВПЧ), обеспечивающие высокое быстродействие и возможность раздельного изменения частоты и напряжения, получают широкое применение. Большое количество разработанных схем вентильных преобразователей частоты может быть разделено на два основных типа, свойства которых определяют область их использования.

К первому типу относятся преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока, осуществляющие выпрямление переменного тока промышленной частоты и последующее преобразование в переменный ток необходимой частоты и напряжения.

Ко второму типу относятся преобразователи с непосредственной связью (или непосредственные преобразователи частоты), у которых функции выпрямления и инвертирования совмещены и выполняются вентилями одновременно.

Преобразователи частоты со звеном постоянного тока позволяют изменять выходную частоту в широких пределах (от долей герца до нескольких килогерц) при любой частоте питающей сети. Поэтому они могут применяться для электроприводов механизмов, требующих большого диапазона изменения скорости вверх и вниз от основной синхронной, или для быстроходных приводов, питающихся от источников повышенной частоты и работающих со скоростью в несколько десятков тысяч оборотов в минуту.

Непосредственные преобразователи частоты позволяют получать выходную частоту, начиная примерно от половины частоты питающей сети и ниже, т. е. при промышленной частоте 50 Гц максимальная выходная частота не превышает 25 Гц. В связи с этим они могут быть использованы для электропривода установок, у которых помимо основной, высокой скорости необходимо иметь пониженную скорость вращения при высокой ее стабильности и необходимости длительной работы с этой скоростью. Преимуществом непосредственных преобразователей является большая надежность работы по сравнению с преобразователями со звеном постоянного тока.

Из перечисленных выше систем электроприводов для вентеляторной установки наиболее целесообразно использовать электропривод системы ПЧ-Д с АИН