5. ПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

В регулируемом приводе питание асинхронного электродвигателя с фазным ротором осуществляют двумя способами: питают статорные обмотки электродвигателя от одного, а роторные от другого источника регулируемой частоты; питают обе обмотки от одного источника регулируемой частоты. При этом в качестве источников регулируемой частоты могут применяться как источники тока, так и напряжения.

Приводы на основе асинхронного электродвигателя с фазным ротором называют приводами двойного питания. Рассмотрим в качестве примеров два вида приводов двойного питания.

Привод с питанием от источника напряжения и источника тока.

В таком приводе чаще всего питают обмотки статора (ротора) электродвигателя от источника напряжения нерегулируемой частоты, в качестве которого используют промышленную сеть частоты 50 Гц. Обмотки ротора (статора) питают от источника тока регулируемой частоты. Привод применяют в системах, где требуется изменение скорости в небольших пределах около синхронной, определяемой частотой промышленной сети.

Рис. IV.9. Привод двойного питания с частотно-токовым управлением с двумя источниками питания

При этом мощность на валу привода образуется в основном за счет мощности, потребляемой из сети.

На рис. IV.9 показана функциональная схема привода, в котором статорные обмотки электродвигателя ЭДв питаются от преобразователя энергии а к промышленной сети подключены обмотки ротора, которые питаются напряжениями:

Обмотки ротора подключены к сети таким образом, что направление вращения вектора намагничивающей силы, создаваемой напряжениями

сети, относительно ротора оказывается противоположным направлению его вращения. Следовательно, вектор намагничивающей силы ротора будет вращаться относительно статора с угловой скоростью

Схема привода двойного питания (рис. IV.9) имеет много общего со схемой асинхронного привода. Отличие заключается в том, что в ФП вращение ротора ДДУ осуществляется от вспомогательного синхронного электродвигателя (СД) с постоянной скоростью в сторону, противоположную направлению вращения вала ЭДв. Выражения для токов, питающих статорные обмотки ЭДв, получим из выражений (IV.18), заменив в них на

Формирование тока электродвигателя с использованием сигнала дает возможность в приводе двойного питания (рис. IV.9) регулировать потребление реактивной мощности из промышленной сети. Показать это можно следующим образом.

Будем считать, что вектор потока электродвигателя ЭДв однозначно определяется вектором напряжения промышленной сети. Это справедливо при предположении, что активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния роторных обмоток отсутствуют. Это допущение оказывается возможным ввиду того, что падения напряжений на указанных сопротивлениях составляют незначительную долю от напряжений питающей сети. С учетом этого производится начальная взаимная установка ЭДв и ДУ.

В приводе, показанном на рис. IV.9, ДУ настроен таким образом, что независимо от скорости сигнал создает составляющий вектор намагничивающей силы статора, который параллелен вектору потока. Соответственно сигнал создает составляющий вектор намагничивающей силы статора, который направлен перпендикулярно к вектору потока. При такой установке ДУ изменением сигнала можно добиться потребления из сети, например, емкостного или чисто активного тока. Если вопросы потребления реактивной мощности из промышленной сети играют второстепенную роль, то можно упростить схему привода, исключив канал управления сигнала При реактивный ток, необходимый для намагничивания электродвигателя, потребляется со стороны ротора из промышленной сети.

С учетом того, что асинхронный электродвигатель с фазным ротором можно рассматривать как синхронный с неявновыраженными полюсами и с компенсационной обмоткой, для момента на валу привода при оказываются справедливыми выражения (IV.22).

На рис. IV. 10 показаны экспериментальные механические характеристики привода, изображенного на рис. IV.9. Они напоминают

характеристики синхронного привода, если принять во внимание то, что последние смещены по оси частот на величину синхронной частоты определяемой скоростью Рабочая область (область мягких характеристик) ограничивается значениями верхней и нижней критических частот

Отметим, что привод двойного питания, изображенный на рис. IV.9, может быть применен для решения задачи работы синхронного генератора, приводимого во вращение с непостоянной скоростью автономным источником механической энергии, на общую промышленную сеть со стабильной частотой. В этом случае асинхронный электродвигатель, включенный по схеме рис. IV.9 и вращаемый от постороннего электродвигателя, используется в качестве синхронного генератора. Поступление электрической энергии в сеть регулируется сигналами

Рис. IV. 10. Механические характеристики привода двойного питания с двумя источниками питания