Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значений.
Ключевые слова: частотное регулирование, угловая скорость, асинхронный двигатель.
В ходе проведения исследования использовался асинхронный двигатель серии АИР56А4У3, на валу которого находился двигатель постоянного тока, (ДПТ). Преобразователь частоты (ПЧ), Altivar дает возможность регулировать частоту питающего напряжения в широком диапазоне [1,2], но для эксперимента были выбраны 50, 40 и 20 Гц. [3]
ДПТ использовался для создания противоположного по направлению крутящего момента на валу [4.5]. Нагрузка регулировалась путем изменения значения тока, подаваемого на якорь ДПТ [6] в диапазоне от 0 до 1А с шагом 0.2А.
Рис. 1. Измерительный стенд разомкнутой системы электропривода «частотный преобразователь — асинхронный двигатель» с преобразователем частоты Altiva
Используя данные с ПЧ, были построены графики зависимости угловой частоты (рис. 2), тока статора (рис. 3), коэффициента полезного действия (КПД) (рис. 4), коэффициента мощности (рис. 5) от момента на валу двигателя: ω, I c , η, cos(φ)=f(М дв ).
Рис. 2. Графики зависимости угловой частоты от момента на валу двигателя: а) при частоте 50 Гц; б) при частоте 40 Гц; с) при частоте 20 Гц
Как видно из графиков, изображенных на рисунке 2, при увлечении нагрузки момент на валу увеличивается, а угловая частота падает.
Рис. 3. Графики зависимости тока статора от момента на валу двигателя: а) при частоте 50 Гц; б) при частоте 40 Гц; с) при частоте 20 Гц
Из графиков на рисунке 3 можно сделать вывод, что при увеличении тока нагрузки, ток статора и момент на валу двигателя тоже увеличиваются.
Рис. 4. Графики зависимости КПД от момента на валу двигателя: а) при частоте 50 Гц; б) при частоте 40 Гц; с) при частоте 20 Гц
На рисунке 4 из данных графиков можно сделать вывод, что КПД и момент на валу двигателя увеличиваются, при увеличении тока, подаваемого на обмотку ДПТ.
Рис. 5. Графики зависимости cos(φ) от момента на валу двигателя: а) при частоте 50 Гц; б) при частоте 40 Гц; с) при частоте 20 Гц
Графики зависимости cos(φ) от момента на валу двигателя на рисунке 5 показывают, что они прямо пропорциональны току нагрузки ДПТ.
Вывод: современные преобразователи частоты обладают большим набором функциональных особенностей, например, имеют автоматическое и ручное управление скоростью и направлением вращения двигателя, а также встроенный потенциометр на панели управления. Наделены возможностью регулирования диапазона выходных частот от 0 до 800 Гц.
Преобразователи способны выполнять автоматическое управление асинхронным двигателем по сигналам с периферийных датчиков и приводить в действие электропривод по заданному временному алгоритму. Поддерживать функции автоматического восстановления режима работы при кратковременном прерывании питания. Выполнять управление переходными процессами с удаленного пульта и осуществлять защиту электродвигателей от перегрузок.
Литература:
- Дюба Е. А., Архипова О. В., Ковалев В. З. Технология SMART-SELECT при ремонте погружных электродвигателей // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 1 (43) Часть 2. С. 24–27. doi: 10.18454/IRJ.2016.43.045
- Моделирование процессов управления в электротехнических комплексах и системах / В. З. Ковалев // Системы управления и информационные технологии. — 2009. — № 1 (35), ч. 2. — С. 259–263.
- Силантьев А. В. Наладка преобразователя частоты Altivar. Руководство по выполнению базовых экспериментов. НПЧСР.001 РБЭ (905.9). Под ред. П. Н. Сенигова — Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2012. — 52 с.
- Эффективное использование энергии в насосных установках нефтеперекачивающих станций / В. З. Ковалев, Е. Г. Бородацкий // Промышленная энергетика. — 2000. — № 1. — С. 26–28.
- Определение эксплуатационных параметров погружных асинхронных электродвигателей по идентификационным параметрам Т-образной схемы замещения / В. З. Ковалев [и др.] // Омский научный вестник. — 2018. — № 6 (162). — С. 36–40.
- Методика управления энергоэффективностью и надежностью электротехнического комплекса УЭЦН [Электронный ресурс] / В. З. Ковалев, О. В. Архипова. — Электрон. текстовые дан. // Современные проблемы науки и образования: электрон. науч. журн. — 2014. — № 6. — Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=16219 (13.03.2019).
