Частотное регулирование скорости вращения АД. Принципы и законы частотного регулирования

Необходимо отметить, что частотное регулирование является наиболее целесообразным, эффективным и перспективным способом, регулирования АД с КЗР и кроме того единым способом регулирования СД.

В настоящее время этим способом регулируют ЭП мощностью от нескольких Вт до 10-ти МВт и напряжением от 220 В до 10 кВ.

При изменении частоты напряжения питающего статора, изменяется угловая скорость ВМП , при этом , и, соответственно, изменяется скорость вращения вала двигателя . При изменении частоты скольжения изменяется, следовательно, и жесткость характеристик практически не будет изменяться. Если принять с некоторой долей погрешности, что напряжение на фазе обмотки статора численно равна ЭДС..

- обмоточный коэффициент

- число витков статорной обмотки

- частота напряжения статора

Предположим, что с целью уменьшения угловой скорости необходимо уменьшить частоту Однако уменьшение частоты при неизменном действующем значении напряжения приведёт к тому что поток увеличится. При увеличении потока больше потока насыщения резко увеличится ток х.х. двигателя, что приведёт к перегреву двигателя. Если же нам требуется увеличивать угловую скорость, то для этом необходимо увеличить частоту, что при , приведёт к уменьшению потока, и как следствие двигатель будет недогружен по нагреву, при этом уменьшится его КПД и коэффициент мощности , в результате двигатель будет потреблять большое количество реактивной мощности и оказывать вредное «загрязняющее» влияние на сеть. Т.о. при частотном регулировании с целью поддержания постоянства магнитного потока. При одновременном изменении частоты, необходимо изменять напряжение.

При этом соотношение напряжения и частоты зависит от вида производственного механизма. Для механизмов с постоянным статическим моментом статического сопротивления наиболее целесообразным соотношением напряжения и частоты является соотношение:

Такой закон регулирования называется пропорциональным.

Для механизмов со статическим моментом сопротивления:

(генератор ПТсНВ): .

Для турбомеханизмов, у которых , оптимальным вариантом является:

.

С точки зрения оптимальности частотного регулирования – наиболее целесообразным видом является турбомеханизмы. Однако за частую, с целью упрощения системы управления ЭП при регулировании использует пропорциональный закон.

Рассмотрим классификацию методов и технических средств применяемых при частотном регулировании. В общем случае схема частотного регулирования имеет следующий вид:

Рис.117 Схема частотного регулирования.

По структуре преобразования частоты различают:

1. Преобразователи с непосредственным преобразованием частоты НПЧ (однозвенное)

2. Преобразователи частоты промежуточным звеном постоянного тока ПЧсПЗПТ (двухзвенные).

В настоящее время НПЧ как правило используются в качестве вспомогательного преобразовательного блока, а основным видом преобразователей являются преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Процесс преобразования электрической энергии с напряжением и частотой питающей сети в электрическую энергию с изменяемыми напряжением и частотой осуществляется в 2-а этапа:

1. Электрическая энергия переменного тока с напряжением и частотой питающей сети преобразуется в электрическую энергию постоянного пульсирующего тока.

2. Электрическая энергия постоянного тока преобразуется в электрическую энергию переменного тока с изменяющимися напряжением и частотой.

По способу преобразования различают: