Электроприводы переменного тока с асинхронными двигателями

Асинхронные электроприводы с регулированием напряжения обмоток статора

Как было показано в разделе 5, регулировать скорость вращения асинхронною двигателя можно, изменяя напряжение обмоток статора. Однако в разомкнутом электроприводе такое регулирование происходит в ограниченном диапазоне скоростей. Для электроприводов с постоянной нагрузкой на валу двигателя изменение скорости может происходить в диапазоне от синхронной до скорости . Для электроприводов с вентиляторной нагрузкой диапазон регулирования значительно расширяется и на практике может достигать значений . Однако указанное регулирование возможно только в хорошо отбалансированных вентиляторах с малым пусковым моментом

Увеличить диапазон регулирования скорости в асинхронных электроприводах с регулированием напряжения обмоток статора удается введением отрицательной обратной связи по скорости двигателя [13]. В таком электроприводе (см. рис. 6.24) асинхронный двигатель М питается по цепи обмоток статора от регулятора напряжения, собранного из трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров VS1…VS6, управляемых от системы импульсно-фазового управления.

Рис. 6.24. Функциональная схема асинхронного электропривода с фазовым регулированием напряжения и отрицательной обратной связью по скорости.

Напряжение управления СИФУ образуется путем суммирования сигналов смещения и регулятора скорости . Скорость вращения двигателя задается напряжением , которое сравнивается на входе регулятора скорости PC с напряжением отрицательной обратной связи по скорости , формируемым датчиком скорости BR.

Для схемы рис. 6.24, с учетом линеаризации характеристик, можно записать.

(6.43).

где - фазное напряжение обмоток статора асинхронного двигателя; - коэффициент передачи т ирист орного регулятора напряжения; - коэффициент передачи системы импульсно-фазового управления; напряжение управления СИФУ.

В свою очередь, напряжение управления.

(6.44).

где - коэффициент обратной связи по скорости; - коэффициент усиления регулятора скорости; - напряжение смещения, необходимое для получения характеристики с минимальным моментом двигателя, равным моменту холостого хода.

Подставив (6.44) в (6.43), получим.

(6.45).

Механические характеристики в замкнутой системе образуются из множества характеристик разомкнутой системы. Принцип действия электропривода в замкнутой системе заключается в следующем. Предположим, что двигатель работал на характеристике с фазным напряжением (рис. 6.25) с моментом , что соответствует скорости электропривода. Предположим, что нагрузка на валу двигателя возросла и стала равной

Рис. 6.25. Механические характеристики асинхронного электропривода.

Так как момент двигателя М стал меньше момента сопротивления на его валу, то в соответствии с уравнением движения скорость электропривода начинает падать. Эго приводит к тому, что сигнал отрицательной обратной связи по скорости уменьшается. Анализ уравнения (6.45) показывает, что в этом случае фазное напряжение возрастает и, следовательно, электропривод переходит на механическую характеристику, соответствующую фазному напряжению . Новая точка установившейся работы электропривода соответствует скорости . Результирующая характеристика замкнутой системы электропривода для задающего напряжения более жесткая, а ее жесткость определяется общим коэффициентом усиления контура регулирования скорости. При снижении задающего напряжения до уровня электропривод работает в режиме стабилизации скорости и на неустойчивом участке механической характеристики. Механические характеристики замкнутой системы ограничены слева характеристикой с минимальным моментом, определяемой напряжением смещения , справа — естественной механической характеристикой двигателя, формируемой полностью открытыми тиристорами регулятора напряжения.