2. ЧАСТОТНЫЙ И ЧАСТОТНО-ТОКОВЫЙ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
Так как угловая скорость вращения многофазных электродвигателей определяется частотой питающего напряжения (тока), то для управления угловой скоростью электродвигателей необходимо изменять частоту напряжения (тока).
Частотный и частотно-токовый методы являются наиболее распространенными экономичными способами управления многофазными электродвигателями,
При частотном методе управления частота напряжения питания электродвигателя является независимым управляющим параметром, задаваемым входным сигналом привода переменного тока [20], [25], [26]. Поэтому при частотном управлении угловая скорость вращения вала привода определяется входным сигналом. Механические характеристики привода с частотным управлением — жесткие. Уравновешивание момента нагрузки на валу электродвигателя происходит за счет изменения тока якоря (как и в электродвигателе постоянного тока) благодаря саморегулированию, которое свойственно всем электрическим машинам. Для обеспечения тех или иных характеристик привода, а также для получения требуемых режимов работы электродвигателя, например с постоянным магнитным потоком, при частотном управлении амплитуду напряжения статора формируют в общем случае в функции задаваемой частоты, момента и скорости нагрузки.
Таким образом, при частотном управлении формируют частоту и амплитуду питающего электродвигатель напряжения, но только частота является независимым параметром. Приводы с частотным управлением находят основное применение в разомкнутых системах регулирования скорости.
При частотно-токовом управлении независимым параметром является амплитуда тока, питающего электродвигатель [3], [15], [19].
В общем случае амплитуда тока электродвигателя формируется с помощью двух входных сигналов: для управления моментом, для управления магнитным потоком электродвигателя. Частота изменения токов электродвигателя при частотно-токовом управлении в отличие от частотного не является независимым параметром, а образуется за счет положительной обратной связи по угловой скорости или ротора, или магнитного потока, или э. д. с.
Механические характеристики привода с частотно-токовым управлением — мягкие. Поэтому его в основном применяют в замкнутых скоростных и позиционных системах регулирования.
Приводы с частотно-токовым управлением используют в разомкнутых системах регулирования, например с нагрузкой вентиляторного типа, или в оптимальных системах, где требуется изменение ускорения (момента) на валу привода по программе.
Рассмотрим приводы с частотным и частотно-токовым управлением, которые наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к приводам систем автоматического регулирования, например приводы, в которых обеспечивается режим работы электродвигателя с постоянным магнитным потоком. У них достигается большая перегрузочная способность по моменту электродвигателя, а также быстродействие по сравнению с приводами, в которых не обеспечивается постоянство магнитного потока электродвигателя.
Учитывая широкое распространение двухполюсных трехфазных электродвигателей, в качестве примеров ниже будем рассматривать приводы с этими электродвигателями при допущениях об отсутствии у них насыщения магнитопривода, электрических потерь в стали и механических потерь на валу, что практически не влияет на расчетные характеристики приводов [13], [19].
Приведенные выше определения частотного и частотно-токового управления справедливы только для установившихся режимов работы электродвигателя, когда питающие его напряжения и токи являются гармоническими функциями. Эти определения отражают связи входных сигналов привода лишь с амплитудами токов и напряжений электродвигателя и потому не являются строгими.
В общем случае определения указанных способов управления учитывают тип электродвигателя и раскрывают связи входных сигналов с мгновенными значениями питающих электродвигатель токов и напряжений [19]. Такие определения являются сложными и ими пользуются при специальных исследованиях приводов переменного тока. Данные выше определения частотного и частотно-токового управлений достаточно просты и удобны для пояснений этих способов.
