Регулируемых двигателей

При анализе режимов работы двухфазных регулируемых асинхронных двигателей удобно пользоваться понятием коэффициента сигнала управления. При амплитудном управлении под коэффициентом сигнала управления понимают отношение н. с. фазы управления 6У к н. с. фазы возбуждения в„:

6.25. Структура системы регулирования для частотно-регулируемых асинхронных двигателей:

•Технические данные частотно-регулируемых асинхронных электродвигателей в продолжительном режиме работы с эквивалентной двигателям серии 4А системой охлаждения, при номинальном напряжении и питании от промышленной сети частотой 50 Гц и длительно допустимый момент при регулировании указаны в табл. П6.18.

Изложены основные сведения о наиболее распространенных классах современных систем регулируемых асинхронных электроприводов и их энергетических показателях. Рассмотрены в общем виде возможности снижения энергопотребления в асинхронных электроприводах при работе в установившихся и переходных режимах. Обоснована целесообразность автоматизации энергоемких технологических процессов с использованием регулируемых асинхронных электроприводов, что позволяет решать задачи энергосбережения. Приведены рациональные структуры энергосберегающих автоматизированных частотно-регулируемых асинхронных электроприводов для типовых производственных механизмов. Даны количественные оценки снижения энергопотребления.

Развитие математической теории машин переменного тока, создание усовершенствованных силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе, использование современных средств управления, включая микропроцессорные, позволили создать высококачественные и надежные системы регулируемых асинхронных электроприводов, которые становятся основным видом регулируемого электропривода. Как указывается в [77], в 2002 г. на европейском рынке из общего числа продаваемых регулируемых приводов электроприводы переменного тока составили 68 %, электроприводы постоянного тока — 15 %, механические и гидравлические приводы — 17 %. Тенденция возрастания доли внедряемых регулируемых асинхронных электроприводов объективно сохранится и в дальнейшем, так как массовый регулируемый электропривод может быть реализован только на базе асинхронных двигателей. Это связано с тем, что в диапазоне мощностей до 100 кВт их производится в 40 — 50 раз больше, чем двигателей постоянного тока.

В учебном пособии в систематизированном виде изложен комплекс вопросов, связанных с возможностями энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов, главным образом частотно-управляемых; обоснованы рациональные способы применения энергосберегающего электропривода; намечены схемные решения, обеспечивающие энергосбережение при управлении различными технологическими процессами и производственными механизмами; дана количественная оценка снижения электропотребления и других ресурсов.

Использованы данные теоретических исследований в области регулируемых асинхронных электроприводов, проводившихся на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» (ЭАПУ) Уральского государственного технического универ-

Далее будут проанализированы возможности энергосбережения только при использовании регулируемых асинхронных электроприводов.

В современных системах электропривода регулирование указанных параметров производится с использованием различных типов полупроводниковых преобразователей, поэтому исходные выражения должны быть дополнены математическим описанием и моделями рассматриваемых типов преобразователей с учетом систем управления ими, что позволит анализировать процессы в системе «преобразователь — асинхронный двигатель». В зависимости от рассматриваемого класса регулируемых асинхронных электроприводов и исследуемых режимов анализ процессов может быть проведен с учетом полигармонического состава питающего напряжения при использовании полупроводниковых преобразователей или

1.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ В ЭНЕРГОЕМКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Рассмотрим эту тенденцию на примерах, которые далее будут расширены и дополнены конкретными технико-экономическими показателями, подтверждающими обоснованность внедрения регулируемых асинхронных электроприводов для управления многими производственными механизмами.

следует стремиться к сокращению числа передач (скоростей) и уменьшению передаточных отношений. Принципиально возможно при наличии глубоко регулируемых двигателей выпол-нитй привод одно- или двухскоростным или даже безредуктор-ным', с непосредственным соединением двигателей с барабаном. Однако сокращение числа передач приводит к увеличению установленной мощности двигателей, а понижение передаточных отношений обусловливает увеличение габаритов двигателей в связи с уменьшением их номинальной частоты вращения. Быстродействие привода лебедки также в значительной степени зависит от передаточных отношений. При выборе кинематической схемы лебедки необходимо найти компромиссное решение, обеспечивающее высокую производительность и надежность лебедки при приемлемых габаритах и массе привода.

Для повышения устойчивости работы регулируемых двигателей при низких частотах вращения, а также для снижения магнитного шума машин делают скос пазов в сердечнике. Скос может быть в пределах от 1/2 до Г зубцового деления.

Для повышения устойчивости работы регулируемых двигателей при низких частотах вращения, а также для снижения магнитного шума машин делают скос пазов в сердечнике. Скос может быть в пределах от 1/2 до 1 зубцового деления. , При /2'<350 мм конструктивная длина сердечника якоря '2 = /2' с округлением до ближайшего целого числа (при длине менее 100) или до ближайшего числа, кратного пяти (при длине 100—350 мм). При /2'>350 мм для улучшения охлаждения в сер-228

6.2. Особенности работы и устройства частотно-регулируемых двигателей

1,4 раза, что обеспечивает возрастание перегрузочной способности AM приблизительно в 2 раза. Увеличению &м способствует также уменьшение индуктивных сопротивлений Xi+X'2 в результате увеличения насыщения зубцов и магнитных путей потока рассеяния из-за возрастания магнитного потока и тока нагрузки. Исследованиями установлено, что это обстоятельство при частотном регулировании приводит к увеличению максимального момента примерно в 1,3... 1,4 раза. Таким образом, принятые для двигателей общего применения значения &м=1,8... 2,2 при номинальном режиме достаточны для обеспечения нормальной работы частотно-регулируемых двигателей в диапазоне частот вращения ниже номинальной.

Пуск частотно-регулируемых двигателей производится путем плавного изменения частоты f\, что позволяет во многих случаях избежать возможности их работы при скольжениях выше критических. Поэтому при проектировании двигателя значения пускового и минимальных моментов и пускового тока обычно не задают. Это позволяет выполнить обмотку ротора с минимальным сопротивлением и, следовательно, уменьшить массу и увеличить КПД двигателя. Форма паза также может быть выбрана без учета пусковых характеристик; в ряде случаев можно отказаться от скоса пазов.

Энергетические показатели. При работе частотно-регулируемых двигателей желательно, чтобы они имели оптимальные энергетические показатели во всем диапазоне регулирования, что обычно не предусматривается в двигателях общего назначения.

при использовании серийного двигателя в качестве регулируемого для регулируемых двигателей, выполненных на магнито-проводах машин серии 4А для регулируемых двигателей со специальными магнито-проводами

Мощность двигателя. По указанным выше причинам при использовании машин общего назначения в качестве частотно-регулируемых их мощность уменьшается (табл. 6.4). При создании специальных частотно-регулируемых двигателей, разработанных на базе магнитопроводов общего назначения, мощность двигателя в

том же габарите при заданной частоте вращения и оптимальной частоте тока возрастает примерно на 20% при «i==3000 об/мин; на 15%—при ni = 1500 об/мин и на 10%—при «1 = 1000 и 750 об/мин. При создании частотно-регулируемых двигателей со специально разработанными магнитопроводами мощность двигателей возрастает при тех же условиях соответственно на 35, 20 и 15%.

Устройство частотно-регулируемых двигателей. Они выпускаются на основе двигателей общего назначения с учетом максимальной унификации основных конструктивных элементов. При этом изменяются магнитопроводы, обмотки статора и ротора и подшипниковые узлы. В двигателях предусматривают независимую вентиляцию (так как при самовентиляции тепловой режим машины при низкой частоте вращения резко ухудшается), вывод второго конца вала для размещения датчика частоты вращения и согласование расчетного напряжения обмотки статора с напряжением преобразователя частоты.