![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Регулирование скорости асинхронных двигателей переменного тока.
Асинхронные электродвигатели нашли широкое применение в электроприводе рудничных машин благодаря надежности, прочности конструкции, простоте эксплуатации, хорошим массо-габаритным показателям, сравнительно невысокой стоимости и т.п. Однако с точки зрения основных показателей регулирования скорости асинхронные двигатели, питаемые от сети, значительно уступают двигателям постоянного тока, управляемым по системе ТП— Д. Поэтому их используют обычно в приводе машин и установок, не требующих широкого и плавного регулирования скорости. Тем не менее указанные выше достоинства асинхронных двигателей забавляют искать совершенные и приемлемые для широкого внедрения способы плавного регулирования скорости в широком диапазоне. Основные способы регулирования скорости асинхронных двигателей могут быть разделены на следующие группы: а) изменение скольжения введением в цепь ротора или статора активного или индуктивного сопротивления, а также подключением цепи ротора к источнику внешней э.д.с. в так называемых каскадных схемах; б) изменение скорости вращающегося поля статора изменением числа пар полюсов р или изменением частоты питающего напряжения; в) импульсное регулирование скорости. Для регулирования скорости асинхронных короткозамкнутых двигателей широко применяют электрические муфты, а также гидромуфты. Регулирование скорости введением реостата в цепь ротора. Из рис. 9 видно, что введение активного сопротивления в цепь ротора вызывает увеличение скольжения. При заданном статическом моменте скольжение обратно пропорционально величине сопротивления в цепи ротора. Этот способ регулирования скорости имеет целый ряд недостатков. С уменьшением жесткости механической характеристики снижается стабильность работы двигателя на данной характеристике. Скорость может регулироваться только вниз от основной. Диапазон регулирования скорости непостоянен и зависит от нагрузки. Потери мощности в роторной цепи растут пропорционально скольжению (перепаду скорости) s: Δ Р2 = Р1 s, где P1 — мощность, потребляемая из сети. Таким образом, этот способ крайне неэкономичен, хотя ввиду простоты применяется в электроприводах малой и средней мощности (подъемные лебедки, экскаваторы малой мощности и т. п.). Регулирование скорости переключением числа пар полюсов используют для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, так как для перехода на другую скорость требуется изменить число пар полюсов, только на обмотке статора. «Беличья клетка» всегда образует столько же полюсов, сколько и обмотка статора. В двигателе же с фазным ротором для перехода на другую скорость пришлось бы одновременно переключать обмотку статора и ротора, что представляет значительные конструктивные трудности.
Двухскоростные двигатели имеют на статоре либо две обмотки с разным числом полюсов, либо одну обмотку, допускающую переключение числа пар полюсов. Трех- и четырехскоростные двигатели имеют две обмотки с переключением числа пар полюсов. Практически наиболее употребительными схемами переключения числа пар полюсов обмоток статора являются схемы включения со звезды на двойную звезду (рис. 24, а, б) и с треугольника на двойную звезду (рис. 24 в, г). Механические характеристики двухскоростного асинхронного электродвигателя показаны на рис. 25, откуда видно, что переход с высшей ступени скорости на низшую (точки 1, 2, 3) во всех случаях связан с работой в режиме рекуперативного торможения. Механические характеристики отличаются большой жесткостью. Регулирование скорости переключением числа пар полюсов хотя и является ступенчатым, но в то же время весьма экономично. Регулирование скорости изменением частоты питающего напряжения имеет весьма важное значение для электропривода рудничных машин. При данном способе сочетаются глубина и плавность регулирования с простотой конструкции, надежностью, удобство эксплуатации асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. Общий закон управления напряжением, обеспечивающий оптимальные условия работы двигателя, выражается уравнением
где fном — номинальная частота. При таком законе регулирования коэффициент перегрузки двигателя остается неизменным при разных частотах. Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании скорости изменением частоты показаны на рис. 26. Как видно из рисунка, механические характеристики обладают большой жесткостью, а регулирование отличается большой плавностью и широким диапазоном. Двумя засечками отмечены характеристики в режиме рекуперативного торможения с отдачей энергии в сеть. Одной засечкой обозначен двигательный режим. Несмотря на многие достоинства, частотное регулирование скорости асинхронного двигателя в электроприводе рудничных машин до последнего времени не находило широкого применения. Положение может измениться в связи с разработкой надежных, высокоэкономичных статических преобразователей частоты (инверторов) на тиристорах. В приводе рудничных подъемных машин находят применение тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ) с промежуточным звеном постоянного тока и с непосредственной связью. На рис. 27 представлена схема преобразователя частоты с непосредственной связью. К достоинствам преобразователей частоты с непосредственной связью можно отнести однократное преобразование энергии, а следовательно, и более высокий к.п.д.; возможность обмена реактивной энергией между двигателем и сетью; отсутствие коммутирующих конденсаторов, так как коммутация тиристоров осуществляется естественным путем. В то же время преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока проще, чем преобразователи с непосредственной связью, проще и схема управления ими. Они позволяют плавно и в широких пределах регулировать выходную частоту независимо от частоты сети, выходное напряжение их сравнительно мало искажено.
Частотно-регулируемый электропривод переменного тока имеет перед тиристорным электроприводом постоянного тока то преимущество, что здесь используется простой, надежный короткозамкнутый асинхронный электродвигатель. Имеется возможность создания полностью бесконтактного электропривода, что важно с точки зрения надежности, взрывобезопасности, простоты ухода. Однако сам преобразователь частоты уступает тиристорному выпрямителю в таких основных показателях, как сложность, масса, габариты и т. п. Несколько хуже и динамические характеристики частотно-регулируемого привода при использовании его в механизмах. осуществляющих резание и разрушение горных пород. Наиболее перспективным следует считать применение частотно-регулируемого привода переменного тока в регулируемых установках водоотлива, проветривания, конвейерного транспорта. Найдут они известное применение и в приводе забойных машин.
|