Законы частотного регулирования

При выборе соотношения между частотой и напряжением, подводимым к статору АД, чаще всего исходят из условия сохранения перегрузочной способности двигателя для любой из его регулировочных механических характери­стик. Основной закон частотного регулирования (закон Костенко), известный ещё из курса электрических машин, в математической форме имеет вид

, где

М_С и М^’_C -статические моменты сопротивления соответствующие ско­рости двигателя при частотах f₁ и f^’₁.

U₁ и U^’₁ -соответствующие частотам f₁ и f^’₁ напряжения.

В относительных единицах этот закон запишется так:

, где

Из него следует, что закон изменения напряжения определяется не только частотой источника питания, но и характером изменения момента сопро­тивления механизма на валу двигателя при изменении угловой скорости.

Согласно формуле Бланка

или в относительных единицах

Учитывая, что , а , можно написать

Тогда основной закон после подстановки в формулу

значения m_C, будет иметь вид:

При постоянном моменте на валу двигателя М_С

(следовательно и m_С) не зависит от скорости, а значит и частоты. Поэтому х=0 и

или

, а в именованных единицах

Полученный закон – это закон пропорционального управления. Механические характеристики двигателя при этом законе изобра­жены на рисунке. Жесткость характеристик сохраняется сравнительно вы­сокой. Критический момент в зоне частот, близких к основной, практически остается неизменной. Однако при значи­тельном снижении чистоты (ниже 0, 5f_1H) сопротивление становится соизмеримым по величине с сопротивлением r₁ статора или даже меньше его. Влияние падения напряжения на r₁ становится весьма заметным, к намагничивающей цепи двигателя подводится тем меньшее напряжение, чем меньше частота. Это вызывает уменьшение критического момента, следовательно, перегрузочной способ­ности двигателя.

Плавное регулирование до f₁=0 при этом законе невозможно. Невозможно также обес­печить устойчивую работу двигателя при М_с=const в широком диапазоне регулирования частоты.

Закон пропорционального регулирования можно легко реализовать при разомкнутой системе, Этот закон целесообразен только для крупных АД, а для мелких, маломощных он малоэффективен, т.к. уже при j₁< 0, 5 пе­регрузочная способность двигателя заметно снижается (у них большое r₁). Потери в двигателе больше, чем при основном законе.

При идеальном вентиляторном моменте сопротивления x=2, m₀=0 и

× или

Механические характеристики при этом законе изображены на рис. При постоянной мощности статической нагрузки Р_С=const или : В этом случае Х=-1 Приняв m₀=0, получим закон управления

или

Механические характеристики при этом законе имеют вид, изображенный на рисунке. Возможны также законы, обеспечивающие постоянство потокосцеплений статора y₁=y_S=const, ротора y₂=y_r=const, взаимного потокосцепления статора и ротора y_m=const. Возможен закон поддержания относительной частоты тока ротора (j₂=const), абсолютной частоты тока ротора (f₂=const), закон управления по ЭДС и мо­менту

или