Почему при частотном регулировании скорости асинхронного двигателя необходимо одновременно изменение частоты и напряжения? В каком соотношении измеряются эти два параметра?

Частотный способ является одним из наиболее перспек­тивных и широко используемых в настоящее время спосо­бов регулирования скорости АД. Принцип его заключается в том, что, изменяя частоту f₁ питающего АД напряжения, можно в соответствии с выражением ω₀ = 2πf₁/p изменять его синхронную скорость ω₀, получая тем самым различные искусственные характеристики. Этот способ обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне, получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Частотный способ к тому же отличается и еще одним весьма важным свойством: при регулировании скорости АД не происходит увеличения его скольжения, как это имеет место, например, при реостатном регулировании. Поэтому при этом способе регулирования потери скольжения, определяемые по (4.15), оказываются небольшими, в связи с чем частотный способ наиболее экономичен.

Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы — коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способно­сти - одновременно с изменением частоты питающего на­пряжения необходимо изменять и значение этого напряже­ния. Закон изменения напряжения при этом зависит от ха­рактера момента нагрузки.

При выборе соотношения между частотой и напряжени­ем, подводимым к статору АД, часто исходят из условия сохранения его перегрузочной способности λ, которая опре­деляется отношением критического момента двигателя М_к к моменту нагрузки М_с,

λ = М_К / М_С = const, (4.28)

Если пренебречь активным сопротивлением статора и учесть, что x_K ~ f₁ и ω₀ ~ f₁, тоэто выражение можно записать как:

(4.29)

где А — постоянная, не зависящая от f₁.

Из (4.29) следует, что для любых двух значений часто­ты f_1i и f_1k должно соблюдаться следующее соотношение:

(4.30)

где М_Ci, M_Ck - моменты нагрузки при скоростях АД, соот­ветствующих частотам f_1i и f_1k.

Отсюда следует основной закон изменения напряжения при частотном способе регулирования скорости АД:

(4.31)

С помощью выражения (4.31) могут быть получены ча­стные законы изменения напряжения и частоты при раз­личных зависимостях момента нагрузки М_с от скорости.

При постоянном моменте нагрузки M_c = const, при этом согласно (4.31)

U_Ф / f₁ = const, (4.32)

т. е. напряжение на статоре должно изменяться пропорцио­нально его частоте.

На рис. 4.18, а приведены механические характеристики АД при выполнении соотношения (4.32). Для частот ниже номинальной (f_1i < f_НОМ) критический момент АД постоя­нен, что обеспечивает неизменную перегрузочную способ-

Рис. 4.18. Механические характеристики при частотном регулировании

координат АД: а — расчетные, б — практические

ность двигателя. При частотах выше номинальной (f_1i > f_НОМ), когда по техническим условиям напряжение на статоре не может быть повышено сверх номинального, кри­тический момент АД снижается.

Рис. 4.19. Схема асинхронно­го электропривода при частот­ном регулировании