Регулирование скорости вращения электроприводов с асинхронным двигателем

1. Лекция №7. Регулирование скорости вращения электроприводов с асинхронным двигателем.

1.
2.
3.
1
Регулирование скорости вращения при помощи
асинхронной муфты скольжения.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы
построения преобразователей частоты.
Электропривод с тиристорным регулятором
напряжения.
Электропривод. Ч.1

2. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Электромагнитная муфта состоит из двух основных
частей:
2
якоря, напоминающего ротор асинхронного
двигателя;
индуктора, возбуждаемого постоянным током.
Электропривод. Ч.1

3. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Индуктор и якорь асинхронной муфты
с внутренним якорем
3
Асинхронная муфта с наружным
якорем
Электропривод. Ч.1

4. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Ведущая часть муфты соединяется с приводным
двигателем, ведомая – с производственным
механизмом, скорость которого должная регулироваться.
При вращении ведущей части муфты магнитное поле
индуктора пересекает якорь и индуктирует в нем токи.
При взаимодействии этих токов с магнитным полем
индуктора создается вращающий момент. Таким образом
за счет магнитной связи ведущая часть муфты увлекает
за собой ведомую.
4
Электропривод. Ч.1

5. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Механические
характеристики
электропривода с
асинхронной муфтой
скольжения
5
Электропривод. Ч.1

6. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Достоинства способа.
Система с электромагнитной муфтой может обеспечить
сравнительно большой диапазон регулирования 10:1.
Высокая плавность регулирования.
Удобство управления.
6
Электропривод. Ч.1

7. Регулирование скорости вращения АД при помощи асинхронной муфты скольжения.

Недостатки способа.
Привод с электромагнитной муфтой имеет меньший
КПД, чем привод с реостатным регулированием , так как
КПД привода определяется произведением КПД
приводного двигателя и КПД муфты.
Более высокие энергозатраты.
7
Электропривод. Ч.1

8. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

ШИМ постоянного напряжения питания использует
полностью управляемые ключи (транзисторы),
которые могут открываться и закрываться при любом
приложенном напряжении.
Управление ключами осуществляют при помощи
микропроцессорных программируемых контроллеров.
8
Электропривод. Ч.1

9. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

В
АИН
~
АД
БУ
Схема системы преобразователь частоты - АД
9
Электропривод. Ч.1

10. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

1
4
3
6
5
А
В
С
RА
RВ
RС
N
2
Схема инверторного ШИМ управления АД
10
Электропривод. Ч.1

11. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

I
II
III
IV
V
VI
1,5,6
1,2,6
1,2,3
2,3,4
3,4,5
4,5,6
1
2
3
4
5
6
11
Диаграмма коммутации
Электропривод. Ч.1

12. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

1
3
5
А
В
С
4
6
RА
RВ
RС N
+
-
RС
RА
N
RВ
2
Таким образом сопротивление цепи между»+» и «-» составит
1
3
1
2
2
а ток
3 2
1:
2 3
В фазе А и С он будет положительным +1/3, а в фазе В –
отрицательным -2/3.
12
Электропривод. Ч.1

13. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

1
4
3
6
5
А
В
С
RА
RВ
RС
RА
RВ
N
RС
+
N
-
2
Сопротивление цепи между»+» и «-» составит
1 3
1
2 2
а токи по фазам:
в фазе А +/2/3, а в фазе В и С –1/3.
13
Электропривод. Ч.1

14. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

UА
I
II
III
IV
V
VI
t
UВ
t
UС
t
14
Электропривод. Ч.1

15. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

При широтно-импульсной модуляции каждый интервал
проводимости ключа делится на большое количество
подинтервалов с продолжительностью
Uср
15
U t вкл
U .
Электропривод. Ч.1

16.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Принципы построения преобразователей
частоты
16
Электропривод. Ч.1

17. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

8 возможных конфигураций инвертора.
17
Электропривод. Ч.1

18.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Принципы построения преобразователей
частоты
1
3
2 S=
000
S=
001
S=
010
S=
011
3
18
S=
100
S=
101
S=
110
1
S=
111
2
Электропривод. Ч.1

19. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

110
Анализ показывает, что для
получения кругового вращающегося
поля надо подавать на инвертор
последовательно во времени в
двоичной форме управляющие
сигналы S (соответствующие
011 цифрам 1, 5, 4, 6, 2, 3). А для
реверса ЭД в обратной
последовательности (3, 2, 6, 4, 5, 1).
010
100
101
001
19
Электропривод. Ч.1

20. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

Функциональные возможности преобразователей
частоты:
•управление по аналоговому входу;
•управление по цифровому входу;
•ручное и автоматическое управление;
•диапазон частот до 400 Гц;
•диагностика неисправностей как преобразователя так
и двигателя.
20
Электропривод. Ч.1

21. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Принципы построения преобразователей частоты

Преобразователи частоты снабжаются следующими
видами защит:
•от мгновенного повышения тока до 3,75 Iном;
•от перегрузки по току (1,2…1,5) Iном;
•от повышенного напряжения 1,3UНом;
•от пониженного напряжения 0,65 Uном;
•от перегрева электродвигателя;
•от внезапной остановки АД.
21
Электропривод. Ч.1

22. Электропривод с тиристорным регулятором напряжения.

Тиристорный регулятор напряжения (ТРН) используется для
изменения амплитуды напряжения, подводимого к двигателю
без изменения частоты.
~U1
~U1
Uрег при α=0
t
СИФУ Uα
zн
~U1
Uрег
t
22
Электропривод. Ч.1

23. Электропривод с тиристорным регулятором напряжения.

L1
L2
VS1…VS6
L3
БТ
R1
БУТ
RK1
М1
БТ- блок тиристоров; БУТ- блок управления тиристорами
Схема электрическая принципиальная регулирования напряжения на зажимах
электродвигателя с помощью тиристорного регулятора напряжения
23
Электропривод. Ч.1