Типовые схемы релейно-контакторного управления асинхронными двигателями (АД) строятся по тем же принципам, что и схемы управления двигателями постоянного тока.
Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис. 2.1) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск двигателя, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FА) и перегрузки (тепловые реле КК).
Рис. 2.1. Схема управления АД с использованием
нереверсивного магнитного пускателя
Для пуска двигателя замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SВ1. Получает питание катушка контактора КМ, который, включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора двигателя подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SВ1. Происходит разбег двигателя по его естественной характеристике. Для отключения двигателя нажимается кнопка остановки SВ2, контактор КМ теряет питание и отключает двигатель от сети. Начинается процесс торможения двигателя выбегом под действием момента нагрузки на его валу.
Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК (рис. 2.2). Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.
Рис. 2.2. Схема управления АД с использованием реверсивного магнитного пускателя
В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FА). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).
Пуск двигателя при включенном QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SВ1 или SВ2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.
Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SВЗ, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SВ2.
Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет свое направление вращения на противоположное, что приводит к началу процесса реверса. Этот процесс состоит из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.
В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой частоты вращения должна быть вновь нажата кнопка SВЗ, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SВЗ нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.
Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SВ1 и SВ2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и, наоборот.
Следует отметить, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании.
Схема управления многоскоростным АД.
Эта схема (рис. 2.3) обеспечивает получение двух скоростей двигателя путем соединения секций (полуобмоток) обмотки статора в треугольник или двойную звезду, а также его реверсирование. Защита электропривода осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2 и предохранителями FА.
Рис. 2.3. Схема управления двухскоростным АД
Для пуска двигателя на низкую частоту вращения нажимается кнопка SВ4, после чего срабатывает контактор КМ2 и блокировочное реле КV. Статор двигателя оказывается включенным по схеме треугольника, а реле КV, замкнув свои контакты в цепях катушек аппаратов КМЗ и КМ4, подготавливает подключение двигателя к источнику питания. Далее нажатие кнопки SВ1 или SВ2 приводит к включению соответственно в направлении «Вперед» или «Назад».
После разбега двигателя до низкой частоты вращения может быть осуществлен его разгон до высокой частоты вращения. Для этого нажимается кнопка SВ5, что приведет к отключению контактора КМ2 и включению контактора КМ1, обеспечивающему переключение секций обмоток статора с треугольника на двойную звезду.
Остановка двигателя производится нажатием кнопки SВ3, что вызовет отключение всех контакторов от сети и торможение двигателя выбегом.
Применение в схеме двухцепных кнопок управления не допускает одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2, КМ3 и КМ4. Этой же цели служит перекрестное включение размыкающих блок-контактов контакторов КМ1 и КМ2, КМ3 и КМ4 в цепи их катушек.
Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени
Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SВ1 (рис. 2.4), после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.
Рис. 2.4. Схема управления пуском и динамическим торможением АД с короткозамкнутым ротором
Для остановки двигателя нажимается кнопка SВ2, Контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор Rт и переводу двигателя в режим динамического торможения.
Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.
Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.
Типовые схемы управления АДс фазным ротором. Схемы управления двигателя с фазным ротором, которые рассчитаны в основном на среднюю и большую мощность, должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора. За счет включения резисторов в цепь ротора можно также увеличить момент при пуске вплоть до уровня критического (максимального) момента.
После подачи напряжения включается реле времени КТ (рис. 2.5), которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.
Рис.2.5. Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором
Включение двигателя производится нажатием кнопки SВ1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YВ растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения Rд2, а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор Rд1, в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.
Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (частоты вращения) ротора. С помощью резистора Rp, оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0 < s < 1, наводимая в роторе ЭДС будет недостаточна для включения, а в режиме противовключения, когда 1 < s < 2, уровень ЭДС достаточен для его включения.
Для осуществления торможения двигателя нажимается сдвоенная кнопка SВ2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ4 и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ3 и КМ4 отключаются и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление Rд1 + Rд2.
Нажатие кнопки SВ2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле КV срабатывает и после отпускания, кнопки SВ2 будет обеспечивать питание контактора КМ2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.
В конце торможения, когда частота вращения будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное состояние. После отключения КМ2 тормоз YВ, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.
Схема одноступенчатого пуска АД в функции тока и динамического торможения в функции частоты вращения
Схема (рис. 2.6) включает в себя контакторы КМ1, КМ2 и КМ3; реле тока КА; реле контроля частоты вращения SR, промежуточное реле KV; понижающий трансформатор для динамического торможения Т; выпрямитель VD. Максимальная токовая защита осуществляется предохранителями FA1 и FA2, защита от перегрузки двигателя – тепловыми реле КК1 и КК2.
Рис. 2.6. Схема управления пуском и динамическим торможением АД с фазным ротором
Схема работает следующим образом. После подачи с помощью автоматического выключателя QFнапряжения для пуска двигателя нажимается кнопка SВ1, включается контактор КМ1, силовыми контактами которого статор двигателя подключается к сети. Бросок тока в цепи ротора вызовет включение реле тока КА и размыкание цепи контактора ускорения КМ2. Тем самым разбег двигателя начнется с пусковым резистором Rд2 в цепи ротора.
Включение контактора КМ1 приводит также к шунтированию кнопки SВ1, размыканию цепи катушки контактора торможения КМ3 и включению промежуточного реле напряжения КV, что, тем не менее, не приведет к включению контактора КМ2, так как до этого в этой цепи разомкнулся контакт реле КА.
По мере увеличения частоты вращения двигателя уменьшаются ЭДС и ток в роторе. При некотором значении тока в роторе, равном току отпускания реле КА, оно отключится и своим размыкающим контактом замкнет цепь питания контактора КМ2. Тот включится, зашунтирует пусковой резистор Rд2, и двигатель выйдет на свою естественную характеристику.
Следует отметить, что вращение двигателя вызовет замыкание контакта реле частоты вращения SR в цепи контактора КМ3, однако он не сработает, так как до этого разомкнулся контакт контактора КМ1.
Для перевода двигателя в тормозной режим нажимается кнопка SВ2. Контактор КМ1 теряет питание и отключает АД от сети переменного тока. Благодаря замыканию контактов КМ1 включится контактор торможения КМ3, контакты которого замкнут цепь питания обмотки статора от выпрямителя VD), подключенного к трансформатору Т, и тем самым двигатель переводится в режим динамического торможения. Одновременно с этим потеряют питание аппараты КV и КМ2, что приведет к вводу в цепь ротора резистора Rд2. Двигатель начинает тормозиться.
При частоте вращения двигателя, близкой к нулю, реле контроля частоты вращения SR разомкнет свой контакт в цепи катушки контактора КМ3. Он отключится и прекратит торможение двигателя. Схема придет в исходное положение и будет готова к последующей работе.
Принцип действия схемы не изменится, если катушку реле тока КА включить в фазу статора, а не ротора.
studfiles.net
Чтобы понять способ частотного управления асинхронным двигателем, а конкретно его угловой скоростью, при помощи регулирования частоты подводимого напряжения, необходимо рассмотреть формулу зависимости синхронной частоты вращения двигателя от частоты подводимого напряжения f1 и числа пар полюсов двигателя рn. Из формулы видно, что скорость вращения электромагнитного поля статора прямо пропорциональна частоте питающего напряжения.
По этому принципу возможно построение широкорегулируемых электроприводов с жесткими механическими характеристиками. Важным преимуществом частотного управления асинхронным двигателем являются благоприятные энергетические показатели. Это объясняется тем, что двигатель с частотным управлением работает при малых скольжениях, что обусловливает малые потери и высокий КПД во всем диапазоне регулирования скорости. Однако при изменении частоты возникает необходимость одновременного регулирования напряжения, подводимого к статору. С изменением частоты питающего напряжения изменяется и величина потока двигателя Ф1, поэтому одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо регулировать и его амплитуду.
Необходимость уменьшения напряжения при уменьшении частоты питающего напряжения возникает из за того, что с уменьшением сопротивления обмоток двигателя, ток намагничивания возрастает. Это приводит к тому, что магнитопровод двигателя насыщается, что ведет к перегреву двигателя. При частотном управлении двигателем, необходимо следить, чтобы скольжение двигателя было минимальным.
В настоящее время в качестве преобразователей частоты используются полупроводниковые статические преобразователи частоты. Если пренебрегать величиной активного сопротивления статора (r1=0), то, для того чтобы при частотном управлении (уменьшении частоты вниз от номинальной) сохранять критический момент постоянным, нужно величину напряжения изменять пропорционально изменению частоты.
Механические характеристики, соответствующие частотному регулированию при выполнении соотношения показаны на рисунке сплошными линиями.
Для того чтобы реализовать принцип частотного управления двигателем, необходимо управлять напряжением и током в статоре асинхронной машины при изменении частоты питания. Поэтому в разомкнутых системах ПЧ — АД не удается достичь большого диапазона регулирования скорости, так как в сильной степени проявляется статизм (влияние изменений момента нагрузки) на механические характеристики привода. Кроме того, при снижении скорости может возникать область статической неустойчивости, которая затрудняет практическое использование таких приводов. Существует несколько алгоритмов одновременного изменения частоты и напряжения статора в статическом режиме. Чаще всего стремятся сохранить постоянной перегрузочную способность двигателя, т.е. сделать так, чтобы при всех режимах отношение максимального момента к моменту сил сопротивления оставалось постоянным:
Таким образом, напряжение необходимо регулировать не только в функции частоты, но и в функции нагрузки. Критический момент трехфазного АД:
где ω0- синхронная скорость; Rj — активное фазное сопротивление обмотки статора; XK=XJ+X’2 — индуктивное фазное сопротивление к.з. Пренебрегая величиной Ri по сравнению с Xk и учитывая, что Xk=2f1Lf, можно получить
Следовательно, критический момент прямо пропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален квадрату частоты, поэтому
Таким образом, для сохранения постоянной перегрузочной способности необходимо изменять напряжение пропорционально частоте и корню квадратному от момента нагрузки. Этот общий принцип регулирования может быть уточнен для конкретных режимов работы механизма.
eprivod.com
Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня поговорим про управление асинхронным двигателем, а так же рассмотрим три простые схемы, которые применяются наиболее часто.
Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.
Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.
С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.
Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть. Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.
В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.
Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.
Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.
Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:
схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.
Разберем принцип работы всех этих схем.
1. Управление асинхронным двигателем с помощью одного магнитного пускателя
Схема показана на рисунке.
При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем (N). Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.
Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.
Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп». При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.
В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала.
2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей
Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре. При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A, B, С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B, A.
Схема показана на рис. 2.
Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1. При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».
Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя. Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.
Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.
3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)
Схема показана на рисунке.
Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп»включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB3 — нормально-открытый. При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.
Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.
Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления. В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.
Смотрите также по этой теме:
Короткозамкнутый и фазный ротор. В чем различие?
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.
Как работает электродвигатель. Преимущества и недостатки разных видов.
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.
Принцип работы электродвигателя. Простыми словами о сложном.
powercoup.by
Использование АД в регулируемом электроприводе представляет особый интерес, т.к. АД является наиболее простым, дешевым и надежным двигателем. Возможности его регулирования, обеспечиваются изменением частоты, U и I статорной обмотки. Для реализации этой возможности питание двигателя необходимо осуществлять от управляемого преобразователя частоты. В качестве преобразователей частоты могут использоваться электромашинные и статические преобразователи. При частотном управлении АД возникает необходимость, регулировать не только частоту, но и величину подводимого U, причем U регулируется не только в функции частоты, но ещё и в функции нагрузки двигателя. Регулирование U в функции частоты и нагрузки можно осуществить лишь в замкнутых системах.
Законы частотного управления. Основной закон частотного регулирования (закон Костенко), известный ещё из курса электрических машин, в математической форме имеет вид
, где МС 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.
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
значенияC , будет иметь вид: 
При постоянном моменте на валу двигателя МС (следовательно и С ) не зависит от скорости, а значит и частоты. Поэтому х=0 и
или
, а в именованных единица 
Полученный закон – этозакон пропорционального управления. Механические характеристики двигателя при этом законе изображены на рисунке. Плавное регулирование до f1=0 при этом законе невозможно. Невозможно также обеспечить устойчивую работу двигателя при Мс=const в широком диапазоне регулирования частоты. 
Закон пропорционального регулирования 
Механические характеристики при этом законе изображены на рис. . Приняв0=0 получим закон управления
или 
11.1. Статические мех. хар-ки. Для получения основных соотношений воспользуемся Т образной схемой замещения АД, которая наиболее точно отражает реальные физические процессы в двигателе.
, 
,
, Sа - абсолютное скольжение. после преобразований получим уравнение механической характеристики АД для случая частотного управления
, где 
;
;
;
;
. Т.о.
При пропорциональном законе управления 
, который графически можно представить в виде прямой (см. график). Точке А , для которойf1=f1H (1=1) и U1=U1H (V1=1) , соответствует естественная характеристика двигателя, которая изображена на следующем рисунке. Здесь же приведено семейство механических характеристик при 1<1. Видно, что перегрузочная способность двигателя уменьшается, особенно при 1 <0,5. Объясняется это, тем, что при снижении частоты всё больше начинает сказываться влияние падения напряжения на активном сопротивлении r1, которое от частоты не зависит. Все большая часть питающего напряжения начинает прикладываться к r1 , а к остальной части схемы, в том числе к цепи намагничивания, - меньшая.
Т.о. закон пропорционального управления не очень хорош .Выход из положения - при уменьшении f1 напряжение U1 уменьшать в меньшей степени (смотри пунктир на графике V1=f(1))
Механические характеристики в этом случае будут иметь вид, изображенный на следующем графике. Иначе говоря, можно подобрать такую зависимость V1 от , которая обеспечит постоянство критического момента при изменении частоты, в том числе и при 1=0. Данный закон регулирования может быть обеспечен лишь при условии, если напряжение изменяется не только в функции частоты, но и нагрузки на валу двигателя.
При изменении нагрузки изменяются токи в роторе и статоре. Это изменяет падение напряжения на r1. Поэтому напряжение, подводимое к статору при изменении частоты необходимо регулировать т.о., чтобы скомпенсировать падение напряжения на r1и других элементах схемы замещения. Этим самым можно обеспечить постоянство потокосцеплений.
11.2.Если напряжение, подводимое к статору, регулировать т.о., чтобы компенсировать падение напряжения и на.r1и на x1 и на xl2, то можно обеспечить r=const. В этом случае можно считать, что двигатель питается напряжением Er , а не U1 и 
. Компенсация падений напряжения наr1, x1, x2’ равносильна тому, что как - будто этих сопротивлений нет вообще, следовательно b=0;с=0;d=0;е=1. Уравнения механических характеристик и Мкр принимают вид (вместо V1 подставляем er):
;
Зависимость М от скольжения линейна. Характеристики получаются такими, как у компенсированной машины постоянного тока независимого возбуждения. Перегрузочная способность теоретически равна . Именно этот вариант и реализуется в современных системах частотно регулируемых электроприводов.
В принципе и это не является пределом. При компенсации падения напряжения ещё и на r2’ можно получить абсолютно жесткую механическую характеристику с постоянным скольжением (см.график).
studfiles.net
Разглядим очень всераспространенную схему управления асинхронным движком с помощью магнитного пускателя.
На рис.1 приведена схема управления без способности конфигурации направления вращения (реверсирования). Нереверсивный магнитный пускатель состоит из трехполюсного контактора и термического реле.
Проследим устройство и работу сначала силовых (основных) цепей, а потом цепей управления.
Силовые цепи. Трехфазный ток к статору электродвигателя Д поступает через трехполюсный рубильник Р. Рубильник дает возможность отключить электродвигатель в случае ремонта либо выхода из строя магнитного пускателя. Дальше в силовой цепи находятся предохранители 1П, которые помещаются обычно на групповом распределительном щитке; они защищают цепи от коротких замыканий. Главные контакты Л трехполюсного линейного контактора включают либо отключают обмотку статора электродвигателя. Подключены главные контакты таким макаром, чтоб подвижные контакты размещались со стороны мотора, а недвижные, всегда находящиеся под напряжением, – со сторону сети, такое подключение увеличивает безопасность обслуживания. Термические реле врубаются в две фазы, потому что чрезвычайно большой ток вероятен более чем в 2-ух проводах, они служат для защиты мотора от долгих перегрузок и от работы на 2-ух фазах.
Рис.1 Схема управления асинхронным короткозамкнутым движком с помощью нереверсивного магнитного пускателя
Применение в схеме вместе с термическими реле плавких предохранителей разъясняется тем, что силовые контакты магнитных пускателей допускают разрыв токов перегрузки не больше семикратной величины номинального тока электродвигателя, мощность которого допустима в данном пускателе; а на разрыв токов короткого замыкания эти контакты не рассчитаны. В силовую цепь врубаются нагревательные элементы реле.
Цепи управления. Питание цепи управления осуществляется тут через рубильник и предохранители главной цепи. Не считая того, цепи управления защищены своим одним предохранителем 2П, он защищает цепь управления от маленьких замыканий. Как видно из схемы, цепь управления питается напряжением таковой же величины, что и силовая цепь.
В цепь управления включены кнопки «стоп» и «пуск».
Катушка Л линейного контактора с блок-контактном Л1 с помощью собственных основных контактов Л в силовой цепи производит включение и отключение электродвигателя Д. Дальше в цепь управления включены размыкающие контакты (с ручным возвратом) термических реле 1РТ и 2РТ, нагревательные элементы которых включены в главную цепь. У неких типов термических реле имеются два нагревательных элемента и только один размыкающий контакт, на который может повлиять средством рычажной системы любая из биметаллических пластинок.
Схема работает последующим образом. Для запуска мотора после включения рубильника Р следует надавить кнопку «пуск». При всем этом замыкается цепь катушки контактора Л. Ток идет по следующей цепи: фаза Л1 – предохранитель 2П – размыкающая кнопка «стоп» – кнопка «пуск» – катушка контактора Л – размыкающие контакты термических реле 1РТ и 2РТ – фаза Л3. Вследствие того что по катушке контактора проходит ток, сердечник ее намагничивается, якорь втягивается и включает главные контакты. Выводы обмотки статора С1 C2 С3 присоединяются к сети питания Л1, Л2, Л3, и движок врубается. Сразу с главными контактами замыкаются и блок-контакты так, что цепь катушки контактора замыкается через блок-контакт Л1 шунтирующий кнопку «пуск». Сейчас уже не надо больше задерживать кнопку в нажатом состоянии; за счет деяния пружины она ворачивается в начальное положение. Для отключения мотора следует надавить кнопку «стоп»; при всем этом питание катушки контактора Л прерывается, и главные контакты под действием веса либо пружины размыкаются и отсоединяют обмотку статора от сети.
Рассмотренная схема производит и так именуемую «нулевую» (либо наименьшую) защиту: при исчезновении либо значимом понижении напряжения сети до 35—40% номинального значения контактор отключается и отключает электродвигатель от сети.
При восстановлении напряжения самопуска мотора уже не произойдет, потому что кнопка «пуск» отпущена, а блок-контакт Л1 разомкнут.
В случае долговременной перегрузки размыкающий контакт теплового реле 1РТ (2РТ) отключает контактор, а как следует, и движок. После деяния реле термический защиты (если термическое реле выполнено по принципу принудительного возврата) для возврата контакта реле в начальное положение следует надавить на кнопку, которая помещается на крышке пускателя; возврат контактов реле 1РТ (2РТ) после отключения вероятен только через время, нужное для того, чтоб биметаллические пластинки остыли.
Магнитные пускатели изготовляются для управления электродвигателями до 75—100 кет. Рассмотренная схема может быть собрана также и с контактором. Для асинхронных движков напряжением до 500 в обычно используются трехполюсные контакторы переменного тока серии КТ с катушкой переменного тюка.
Для управления механизмами, требующими конфигурации направления вращения (реверсирования), применяется или реверсивный магнитный пускатель,или схема управления с 2-мя контакторами, не достаточно отличающаяся от схемы реверсивного пускателя.
Рис. 2 Схема управления асинхронным короткозамкнутым движком с возможностью реверсирования
На рис. 2 приведена схема управления асинхронным короткозамкнутым движком с возможностью реверсирования. Как и схема управления с магнитным пускателем, данная схема допускает дистанционное управление, потому что кнопки управления, которых в этой схеме три – «вперед», «назад» и «стоп», можно поместить на неком расстоянии от мотора. С помощью схемы, изображенной на рис. 2, можно пустить движок (и, следовательно, связанный с ним механизм), поменять направление вращения, приостановить его; не считая того, схема производит защиту установки от маленьких замыканий, от перегрузки, от падения напряжения в сети (нулевая защита) и от самопуска. В этой схеме совмещаются две схемы нереверсивного запуска и имеются некие особенности. Схема снабжена 2-мя контакторами: контактором «вперед» (катушка и ее три основных контакта обозначены буковкой В, а блок-контакты B1и В2) и контактором «назад» (катушка и три основных контакта обозначены буковкой Н, а блок-контакты h2 и Н2). Главные контакты контакторов В и Н включены в силовую цепь таким макаром, что когда замыкаются контакты В (контакты Н при всем этом разомкнуты), на обмотку статора подаются три фазы сети в одном порядке, а когда замыкаются контакты Н, две фазы из 3-х изменяются местами. В связи с этим магнитное поле статора мотора начинает крутиться в оборотную сторону, и движок реверсируется.
Вправду, при включении контактов В фаза Л1 сети подается на обмотку статора С1 фаза Л2— на С2, фаза Л3— на С3 если же замыкаются контакты Н, то фаза Л1 подается на обмотку С3, фаза Л2 – на С2 (без конфигурации), фаза Л3 – на следовательно, фазы Л1 и Л3 изменяются местами.
Схема работает последующим образом. Для включения двигателя в направлении «вперед» нажимается кнопка «вперед»; при всем этом ток от фазы Л2 идет по цепи: 1 — 3 — 5 — 7 – 6 – 4 — 2 — фаза Л3; катушка В замыкает свои главные контакты В и движок включается на движение «вперед». Для конфигурации направления вращения врубается кнопка «стоп», а потом врубается кнопка «назад»; при всем этом ток идет по цепи: фаза Л2 — 1 – 3 – 9 – 11 – 6 – 4 – 2 – фаза Л3. Сейчас ток уже идет по катушке Н, которая замыкает свои контакты, и движок реверсируется. Одновременное включение обоих контакторов в рассмотренной схеме может привести к недлинному замыканию в силовой цепи. Если движок включить в направлении, к примеру, «вперед», и по ошибке надавить кнопку «назад», то катушка Н также включит свои контакты (контакты В были включены, ранее, так как движок работал в направлении «вперед»), в силовой цепи окажутся включенными все 6 основных контактов, что приведет к недлинному замыканию в 2-ух фазах (Л1и Л3). Чтоб этого не вышло, в схеме применяются двухцепные кнопки «вперед» и «назад»; при нажатии кнопки «вперед» сразу размыкается контакт в цепи катушки Н и, напротив, если надавить кнопку «назад», то размыкается контакт катушки В. Это устройство именуется механической блокировкой. Для роста надежности работы схемы механической блокировкой снабжаются также якори катушек контакторов, которые имеют особый рычаг: втягивание якоря одной катушки делает неосуществимым одновременное втягивание якоря 2-ой катушки.
Не считая механической, применяется также электронная блокировка. На рис. 2 кнопки управления «вперед» и «назад» обыденные; но в цепь катушки «вперед» включен размыкающий контакт контактора «назад» и, напротив, в цепь катушки «назад» включен размыкающий контакт контактора «вперед». Если надавить, к примеру, кнопку «назад», то ток пройдет по катушке контактора «назад», контактор замкнет свои замыкающие контакты и разомкнет собственный размыкающий контакт Н2 в цепи катушки В. Следовательно, пока включена катушка контактора Н, цепь катушки контактора В будет разомкнутой, и включить катушку В сразу с катушкой Н нереально. Это устройство именуется электрической блокировкой. Для роста надежности работы схемы одновременно с электронной используют механическую блокировку.
elektrica.info
невысокая надежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокой сложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.
1.2 Техническое описание системы
В основе математического описания АД при переменной частоте питающей сети лежит общая теория электрических машин.
Основой для математического описания АД служат уравнения, составленные в фазовых координатах. Особенностью АД является совокупность магнитосвязанных цепей с коэффициентами само- и взаимоиндукции, периодически изменяющимися в функции угла поворота ротора относительно статора. В зависимости от степени насыщения магнитной системы машины, эти коэффиценты могут зависеть еще и от токов во всех обмотках. Уравнения могут быть составлены либо в трехфазной системе координат, либо в двухфазной для обобщенной машины. При записи уравнений в фазовых координатах получают систему дифференциальных уравнений высокого порядка ( в трехфазной системе координат число уравнений равно 14) с переменными коэффициентами. Пользоваться такой системой для исследования электромеханических процессов, происходящих в АД не представляется возможным в связи с громоздкостью, наличием переменных коэффициетов, нелинейностью. Дальнейшее упрощение и преобразование исходной системы уравнений основывается на следующем общем методе. При этом уравнения в фазовых координатах преобразуются к уравнениям, выраженным через обобщенные (результирующие) векторы, вводится система относительных единиц для токов, напряжений, потокосцеплений, скоростей вращения, частот, моментов, активных, индуктивных сопротивлений. Введение системы относительных единиц упрощает вид уравнений, а выражение переменных через результирующие векторы приводит к виду дифференциальных уравнений, при котором коэффициенты дифференциальных уравнений ненасыщенной машины являются постоянными величинами. Для насыщенной машины необходимо вводить зависимость величин этих коэффициентов от магнитного состояния машины.
После указанных преобразований получают систему дифференциальных уравнений шестого порядка с постоянными коэффициентами, что значительно упрощает описание АД и делает возможным использование этой системы для ииследования электромеханических процессов, протекающих в АД. Дальнейшее преобразование полученной системы уравнений сводится к переводу векторов, входящих в уравнение, в различные системы координат (в зависимости от цели решаемой задачи).
При математическом описании АД принят ряд допущений, соответствующих идеализированному представлению АД:
фазные обмотки сииметричны, одинаковы, воздушный зазор по все окружности ротора одинаков;
не учитываются потери в стали, а также высшие гармоники магнитодвижущей силы и рабочего потока;
параметры АД постоянны и не зависят от токов в обмотках АД;
системы питающих токов (напряжений) симметричны.
Технические характеристики рассматриваемого АД приведены в таблице 1
Таблица 1
Система уравнений для идеализированного трехфазного короткозамкнутого АД в системе координат, вращающейся с поизвольной скоростью wк с использованием системы относительных единиц согласно [ ], имеет вид:
где
- обобщенные векторы, соответственно, напряжения, тока, потокосцепления статора; 
- обобщенные векторы, соответственно, тока и потокосцепления ротора; 
- активные сопротивления, соответственно, статора и ротора; Lm - взаимная индуктивность статора и ротора;
- индуктивность рассеяния, соответственно, статора и ротора; 
- соответственно, электромагнитный момент и момент сопротивления на валу АД; H - момент инерции ротора АД;
w - угловая скорость вращения ротора АД;
p - символ дифференцирования по времени.
Установившемуся режиму работы АД (все производные в фомуле равны нулю) системе соответствует T-образная схема замещения АД, изображенная на рисунке 1, где Im - ток намагничивания АД; w1 - частота питающей сети.
При математическом описании АД принята система относительных единиц, базовые значения которой определяются системой:
- базовый ток;
- базовое напряжение;
- базовая скорость;
- базовая частота;
- базовое время;
- базовый момент;
- базовая индуктивность;
- базовое потокосцепление;
- базовое сопротивление;
- базовый момент инерции.
Целью дипломного проекта является разработка и исследование автоматической системы регулирования (АСР) асинхронного высоковольтного электропривода на базе автономного инвертора тока с трехфазным однообмоточным двигателем с детальной разработкой программы высокого уровня при различных законах управления.
В ходе конкретизации из поставленной цели выделены следующие задачи.
Провести анализ известных законов управления применительно к высоковольтным электроприводам и определять на основе анализа рациональные законы и способы частотного управления высоковольтного злектропривода для разрабатываемых АСР.
Синтезировать автоматическую систему регулирования высоковольтного электропривода с трехфазным однообмоточным с учетом следующих требований, предъявляемым к АСР высоковольтного электропривода.
Реализовывать для электроприводов, работающих с постоянным моментом сопротивления в частых пуско-тормозных режимах управление по закону с постоянством потокосцепления ротора, обеспечивающему работу электропривода в интенсивных динамических режимах.
Иметь минимальное количество датчиков на валу и внутри машины.
Иметь минимальное количество датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.
Реализовывать управление трехфазным двухобмоточным короткозамкнутым асинхронным двигателем.
Обеспечивать минимальную сложность технической реализации АСР.
Исследовать разработанные АСР в составе электропривода в динамических и статических режимах работы.
1.3 Анализ существующих средств автоматизации
Известные в настоящее время технические устройства для частотного управления асинхронным электроприводом в полной мере не отвечают требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводу и им присущи следующие недостатки:
ограниченная низкоскоростными электроприводами область применения, необходимость изготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальных устройств для механического сочленения валов, невозможность применения в запыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины;
высокая сложность технической реализации, обусловленная наличием сложных технических устройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей, функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;
наличие большого числа датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;
невысокая надежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокой сложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку.
1.4 Обоснование системы автоматического управления
При частотном управлении асинхронными двигателями наиболее часто используются следующие законы: поддержание постоянства потокосцепления статора (Y1 =const), поддержание постоянства главного потока машины (Y0 =const), поддержание постоянства потокосцепления ротора (Y2 =const), и регулирование величины потокосцепления в зависимости от величины нагрузочного момента (Y1 , Y0 , Y2 )=f(M)).
Первый закон реализуется при поддержании постоянного отношения ЭДС статора к угловой частоте поля. Основным недостатком такого закона является пониженная перегрузочная способность двигателя при работе на высоких частотах, что обусловлено увеличением индуктивного сопротивления статора и, следовательно, снижением потокосцепления в воздушном зазоре между статором и ротором при увеличении нагрузки.
Поддержание постоянства главного потока повышает перегрузочную способность двигателя, но усложняет аппаратную реализацию системы управления и требует либо изменений конструкции машины, либо наличия специальных датчиков.
При поддержании постоянного потокосцепления ротора, момент двигателя не имеет максимума, однако при увеличении нагрузки увеличивается главный магнитный поток, приводящий к насыщению магнитных цепей и, следовательно, к невозможности поддержания постоянства потокосцепления ротора.
mirznanii.com
Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления
Описан объект автоматического управления - асинхронный двигатель. Цель работы- разработка системы управления асинхронным двигателем с разработкой программы при различных законах управления. Выполнен обзор существующих схем управления и сформулированы технические требования к системе. Показано, что частотное управление асинхронным двигателем не удовлетворяет требованиям, в связи с чем предложено применить закон управления напряжением двигателя в функции частоты и нагрузки, обеспечивающих снижение потерь в двигателе, предложенный М. П. Костенко. Разработана функциональная схема системы управления, использующая цифровые сигналы.
Выполнено проектирование системы - разработана принципиальная схема и печатная плата системы управления асинхронным двигателем при помощи интерфейса RS-232C. Рассчитана максимально возможная скорость передачи данных в канале связи. Разработан протокол обмена и программа верхнего уровня, моделирующая работу двигателя при различных законах управления.
Предприняты меры по обеспечению безопасности при работе с объектом упраления.
Определена плановая стоимость разработки и плановая прибыль.
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация производства на основе микроэлектронной техники для развития и совершенствования существующих и создающихся технологических производств, является одним из важных направлений производства.
Особенностью современного этапа развития автоматизации производства является появление и массовое применение качественно новых технических средств, изготовление сетей на базе микроэлектроники. Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) приобретает особое значение в связи с ростом требований к скорости вычисления, переработки и выдачи информации. Поэтому разработка и исследование структур и режимов функционирования АСУ ТП на основе микроЭВМ является актуальной задачей. Использование микроЭВМ позволяет на порядок снизить затраты, обеспечивает повышение эффективности и расширение функциональных возможностей.
Одно из основных положений автоматизации процессов организационного управления заключается в создании безбумажной технологии обработки информации.
Программное обеспечение систем с персональными микроЭВМ выгодно отличается своей простотой, проблемной направленностью.
Основной, определяющей целью управления оборудованием, технологическими и производственными процессами с помощью АСУ ТП является повышение производительности труда, улучшение качества продукции и использования материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. Дальнейшее совершенствование АСУ ТП связано с повышением их экономической эффективности путем индустриального создания автоматизированных технологических комплексов с АСУ ТП.
Одним из существенных препятствий на пути индустриализации создания АСУ ТП являются традиционные методы (трудоемкие) программирования ЭВМ и недостаточная адаптивность типовых АСУ ТП к более широкому кругу условий работы объектов управления. Преодолеть эти препятствия для предприятий, самостоятельно внедряющих АСУ ТП можно, во-первых, передачей значительной степени программного обеспечения из универсальных ОЗУ в ПЗУ микропроцессорных функциональных блоков, из которых и следует формировать логическую и вычислительную часть АСУ ТП, т. е. передачей задач традиционного программирования в область массового производства устройств электронной техники; во-вторых, развитием специализированных операционных систем АСУ ТП, обладающих широкими возможностями к адаптации и работающими с микропроцессорными функциональными блоками; в-третьих, созданием программно-аппаратурных средств реализации диалоговых режимов настройки и работы АСУ ТП.
Уровень автоматизации производственных процессов, производительность труда и качество выпускаемой продукции определяется силовой электровооруженностью труда, основу которой составляют регулируемые электрические машины.
Целью настоящего дипломного проекта является разработка автоматической системы регулирования электропривода с мощным высоковольтным короткозамкнутым асинхронным двигателем c детальной разработкой программ для управляющей ЭВМ верхнего уровня.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Общие сведения
В силу своих конструктивных особенностей асинхронная машина лишена ряда недостатков, присущих машинам постоянного тока. В частности, отсутствие коллектора и щеток в асинхронном короткозамкнутом двигателе (АД) обуславливает большую предельную единичную мощность, лучшие весо-габаритные показатели, более высокую перегрузочную способность и допустимую скорость изменения момента, более высокие скорости вращения, чем машины постоянного тока. Известно, что преимущества АД наиболее полно реализуются при частотном управлении, что обуславливает постоянное вытеснение регулируемого электропривода постоянного тока частотно-регулируемым асинхронным электроприводом во всех отраслях промышленности.
В настоящее время около половины вырабатываемой электроэнергии потребляется нерегулируемыми двигателями переменного тока, среди которых значительную часть составляют мощные высоковольтные АД. Регулирование скорости мощных высоковольтных АД, исключение режимов прямых пусков - эффективные факторы повышения производительности рабочих механизмов, снижения эксплуатационных расходов, экономии электроэнергии. Рабочими механизмами мощных высоковольтных электроприводов являются: подъемники горной и металлургической промышленности, вентиляторы, насосы, газодувки, компрессоры горной, металлургической, химической промышленности, атомной энергетики.
С разработкой и освоением серийного производства мощных силовых полупроводниковых приборов появилась возможность широкого применения мощных высоковольтных преобразователей частоты (ПЧ) для питания обмоток высоковольтных АД. Таким образом, появилась возможность создания регулируемых по скорости мощных высоковольтных асинхронных электроприводов.
Известно, что механические и динамические характеристики, энергетические показатели АД в частотно-регулируемом электроприводе определяются: принятым законом частотного управления, способом частотного управления, алгоритмической и аппаратной реализацией автоматической системы регулирования (АСР) электропривода.
Несмотря на большое количество разработанных и исследованных структур АСР для низковольтных электроприводов, применение их для мощных высоковольтных электроприводов не представляется возможным. Это связано с особенностями высоковольтного электропривода, а именно:
значительным усложнением непосредственного измерения параметров электропривода;
условием минимальной асимметрии питающих токов, вытекающей из требования к повышенной энергетике электропривода;
применением трехфазного двухобмоточного АД, питающегося от двухсекционного преобразователя частоты, вытекающим из условия улучшенных энергетических, регулировочных свойств и способа наращивания выходной мощности.
Кроме перечисленных особенностей необходимо отметить, что значительная часть высоковольтных АД рассчитана на высокие скорости вращения (6000 об/мин и выше), что исключает возможность применения вращающихся на валу АД датчиков.
Таким образом, на основании анализа приведенных законов, способов, технических устройств частотного управления асинхронными электроприводами, можно сделать следующие выводы.
Для мощных высоковольтных электроприводов механизмов, работающих с постоянным моментом сопротивления на валу с частыми пускотормозными режимами, целесообразно применение закона частотного управления с постоянством потокосцепления ротора, отличающегося наивысшей перегрузочной способностью и обеспечивающего наилучшие динамические свойства двигателя.
Для мощных высоковольтных электроприводов механизмов, работающих с вентиляторным моментом сопротивления на валу, благодаря своим высоким энергетическим показателем и простоте технической реализации целесообразно использовать закон частотного управления по минимуму потерь.
В силу своих преимуществ по сравнению с другими способами частотного управления, а именно: простоте технической реализации (по сравнению с векторными способами) и лучшими динамическими и статическими показателями (по сравнению с амплитудными способами) предпочтителен квазивекторный способ частотного управления.
Для наращивания мощности электропривода и одновременного повышения его энергетических показателей, используются трехфазные двухобмоточные двигатели с пространственным сдвигом между трехфазными статорными обмотками, питающимися от двух трехфазных преобразователей частоты токами (напряжениями) с фазовым сдвигом в 30 эл.град.
Известные в настоящее время технические устройства для частотного управления асинхронным электроприводом в полной мере не отвечают требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводу и им присущи следующие недостатки:
ограниченная низкоскоростными электроприводами область применения, необходимость изготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальных устройств для механического сочленения валов, невозможность применения в запыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины;
высокая сложность технической реализации, обусловленная наличием сложных технических устройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей, функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;
наличие большого числа датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;
mirznanii.com
