2tom259

6. NAPĘD ELEKTRYCZNY

6.5. Metody oraz układy regulacji i stabilizacji prędkości silników prądu przemiennego

6.5.1. W prowadzenie

Ekonomiczna regulacja prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego jest możliwa albo przez zmianę częstotliwości i amplitudy napięcia lub prądu zasilającego uzwojenie stojana, albo przez odprowadzenie elektrycznej mocy z obwodu wirnika silnika indukcyjnego pierścieniowego. Skokowa zmiana prędkości jest możliwa również przez zmianę liczby par biegunów.

Opisane w podrozdziale 6.2 kształtowanie charakterystyk silnika indukcyjnego przez włączanie w obwód wirnika dodatkowych rezystancji, związane ze stratami mocy proporcjonalnymi do zmniejszenia prędkości, jest stosowane tylko dla krótkotrwałych okresów pracy oraz dla rozruchu i hamowania napędu. Przy niewielkich mocach znamionowych jest niekiedy stosowana modulacja rezystancji w obwodzie wirnika, umożliwiająca utrzymanie sztywnej charakterystyki mechanicznej pQ = « = f(M_e). Jeśli tyrystorowy łącznik zwiera część rezystancji dodatkowej tak, że zmienia się ona w granicach od zera do R_d2, to wypadkowa rezystancji jest określona wzorem

(6.120)

R,i — Ra 1 + R"

w którym: i_a — czas włączenia sekcji R_d2, f. — czas zwarcia sekcji R_dl.

Zwykle rezystancje R_dI i R_d2 są włączone w obwód wirnika przez diodowy mostek, dzięki czemu jest modulowana tylko jedna rezystancja zastępcza R_d2.

Rys. 6.65. Silnik indukcyjny z modulowaną rezystancją w obwodzie wirnika: a) schemat; b) charakterystyki:

I - naturalna, 2 — z rezystancja Rai, 3 wypadkowa w zamkniętym układzie regulacji, 4 z rezystancją Rji + R*² ŁT— tyrystorowy łącznik zwierający rezystancję R_d2, Ret regulator prędkości. Rl — regulator prądu

Schemat układu pokazano na rysunku 6.65a, a na rys. 6.65b — charakterystyki osiągane wówczas, gdy modulacja jest sterowana w zamkniętym układzie sprzężenia predkościowego. Należy pamiętać, że układ jest nadal energetycznie nieekonomiczny-j-dyną jego zaletą jest możliwość utrzymania stałej prędkości obrotowej w dużym zakresie obciążeń. Jest to wynikiem płynnego (dzięki modulacji) dopasowania się rezystancji R'_dl do aktualnego obciążenia przy narzucanej prędkości obrotowej.

W napędach obrabiarek stosuje się silniki o przełączalnej liczbie par biegunów, zwykle w stosunku 1:2.

m    2p-m

Rys. 6.66. Przełączenie uzwojenia stojana dla zmiany liczby par biegunów: a) układ dla 2p = 2 m; b) układ dla 2p — w; c) charakterystyki o = /(Al)

Przy mniejszej prędkości obrotowej uzwojenie jest połączone w trójkąt (rys. 6.66), a przy większej — w podwójną gwiazdę. W ten sposób — przy niepełnym wykorzystaniu gabarytów silnika — moc może być praktycznie taka sama dla obydwu prędkości obrotowych.

6.5.2. Częstotliwościowa regulacja silników prądu przemiennego

Częstotliwościowa regulacja prędkości obrotowej silników prądu przemiennego może być realizowana ze sterowaniem zewnętrznym lub wewnętrznym.

Sterowanie zewnętrzne jest wówczas, gdy prędkość pola wirującego narzucona przez falownik nie zależy od stanu silnika, ale jest wymuszona przez zewnętrzny układ regulacji. Silniki tak sterowane zachowują swoje pierwotne cechy, tzn. że indukcyjne mają wyraźny moment utyku, zaś synchroniczne wypadają z synchronizmu przy przeciążeniu.

Sterowanie wewnętrzne jest wówczas, gdy prędkość pola wirującego jest zależna od stanu silnika, np. od jego prędkości mechanicznej Q czy też od wzajemnego położenia wypadkowych wektorów V_s i a,.

Falowniki zasilające uzwojenie stojana silnika prądu przemiennego mogą mieć charakter źródła napięciowego lub prądowego. Strukturalne schematy dla obydwu Przypadków przedstawiono na rys. 6.67.

Rys. 6.67. Przemiennik częstotliwości 2 falownikiem: a) napięciowym; b) prądowym R — prostownik; F falownik; L_f, Cj — indukcyjność i pojemność filtra w obwodzie pośrednim