» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (57) 2021
Автор: Вязов Алексей Евгеньевич, Студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Изучение разомкнутых систем частотного управления ассинxронными электродвигателями
Дата публикации: 11.12.2021
УДК 621.314.26
ИЗУЧЕНИЕ РАЗОМКНУТЫХ СИСТЕМ
ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ АССИНXРОННЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
Вязов Алексей Евгеньевич
студент
Поволжский
государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола
Аннотация. В электроприводах при условии невысокой
точности и ограниченном диапазоне регулирования скорости АД наиболее простым и
эффективным решением является частотное управление в разомкнутой системе
электропривода.
Ключевые
слова: преобразователь частоты, разомкнутая система управления,
электродвигатель, частотное управление.
В электроприводах при условии невысокой
точности и ограниченном диапазоне регулирования скорости АД наиболее простым и
эффективным решением является частотное управление в разомкнутой системе
электропривода. Функциональная схема системы показана на
рисунке 1.
Рисунок 1 – Функциональная схема разомкнутой системы частотного
управления: ЗИ – задатчик интенсивности; ФП –
функциональный преобразователь; С1 – сумматор; ПЧ –
преобразователь частоты; kо.с. – датчик обратной связи; АД – ассинхронный двигатель.
Здесь статор АД подключен к преобразователю частоты,
имеющему два независимых канала управления амплитудой (uu) и частотой (uf)
выходного напряжения или тока. Канал управления амплитудой (штриховая линия)
может быть охвачен отрицательной обратной связью по соответствующему параметру.
Сигнал обратной связи поступает на сумматор С1 и
суммируется с управляющим сигналом uu, формируя новое
управляющее воздействие. В этом случае ПЧ обладает свойствами идеального
источника напряжения или тока, и параметры его выходных цепей могут не
учитываться при анализе процессов в АД. В противном случае импеданс выходных
цепей преобразователя включают в параметры цепи статора.
Функциональный
преобразователь необходим для формирования закона управления напряжением или
током статора АД в зависимости от частоты, т.е. частота в такой системе
является независимым параметром, определяющим скорость вращения АД с точностью
до скольжения.
Задатчик
интенсивности служит для настройки скорости нарастания и спада входного
сигнала, исключающей электрические и механические перегрузки. Тщательная его
настройка особенно необходима, если ПЧ нереверсивный, т.е. не обладает
способностью двухстороннего обмена энергией между питающей сетью и АД, т.к. в
этом случае кинетическая энергия, накопленная вращающимися массами, при
торможении будет рассеиваться в преобразователе, создавая недопустимые
перегрузки или даже аварийные режимы В
подобных системах частота f1ном и напряжение питания U1ном
АД формируются пропорционально напряжению управления uy в преобразователе частоты на базе автономного инвертора
напряжения. Для компенсации падения напряжения во внутренних сопротивлениях ПЧ
и возможных колебаний напряжения его питающей сети в преобразователях частоты
как источниках напряжения принято использовать внутренние контуры стабилизации
выходного напряжения.
Для сохранения постоянства перегрузочной
способности АД по моменту в функциональном преобразователе предусматривается
такое соотношение между напряжениями задания частоты uf и напряжения uu на выходе ПЧ, при котором
обеспечивается компенсация падения напряжения на активном сопротивлении обмоток
статора . Теоретически это соотношение характеризуется
нелинейной функцией, когда uu снижается
в меньшей степени, чем uf. Реально же наименьшее значение выходной
частоты преобразователя и соответствующее ему значение uf1 полезно выбирать из условия ., при котором пусковой момент АД будет
близок моменту сил сопротивления на валу двигателя. Здесь sc – скольжение АД при его статической
нагрузке. При подобном выборе зона нечувствительности по сигналу управления
скоростью АД будет минимальной и движение
электропривода начнется практически одновременно с началом увеличения сигнала
управления. При вентиляторной нагрузке на валу АД, для которой
, соотношение между uf и uu
должно обеспечивать закон управления, близкий к постоянству U1/f12. На рисунке 1 это
соотношение отражено в ФП штриховой линией. Начальные значения частоты и
напряжения на выходе ПЧ, которые выбираются из тех же соображений, что и при Мс = const, будут при
этом заметно меньше за счет меньших значений пусковых моментов.
В статическом режиме разомкнутая система
частотного управления с приведенными выше соотношениями U1/f1 практически обеспечивает сохранение
номинальной перегрузочной способности АД в диапазоне изменения частоты не более
(8 ... 10):1 при постоянной нагрузке и (10 ... 25):1 – при вентиляторной.
При сохранении же заданной точности регулирования скорости АД диапазон ее
регулирования в разомкнутой системе частотного управления значительно меньше,
при постоянной нагрузке и точности регулирования 10 % он не превышает диапазона
3:1. Недостатком разомкнутой системы частотного управления является и
отсутствие ограничений переменных электропривода при возможных перегрузках со
стороны рабочего механизма или отклонениях напряжения питающей сети.
В
большинстве случаев ПЧ является источником напряжения, поскольку положительные
свойства частотно-токового управления можно использовать только в замкнутой
системе с током статора, изменяющимся в функции абсолютного скольжения, т.к. в
противном случае необходимая перегрузочная способность достигается значительным
увеличением напряжения и тока, что недопустимо в длительном режиме.
Список литературы:
- Москаленко В. В. Электрический привод: Учеб. пособие для сред. проф. образования. – 2-е изд. / В. В. Москаленко. – М.: «Академия», 2004. – 368 с.
- Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие. / Усольцев А.А. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006, – 94 с.
Комментарии: