Момент и скольжение. Управление моментом и скольжением.

Применение, неисправности, эксплуатация преобразователей частоты (ПЧ), устройств плавного пуска (УПП, Soft Starter), принцип работы...

Модератор: KopylovSergey

Ответить
Аватара пользователя
admin
Администратор
Сообщения: 1008
Зарегистрирован: 18 янв 2012, 01:25
Откуда: Екатеринбург (Первоуральск)
Контактная информация:

Момент и скольжение. Управление моментом и скольжением.

Сообщение admin » 09 апр 2012, 10:16

Современные частотные преобразователи обладают множеством функций, необходимость наличия которых в некоторых случаях обязательна, в некоторых является приятным дополнением. Частотные преобразователи могут непосредственно управлять характеристиками асинхронного двигателя, улучшая качество работы самого двигателя, за счёт компенсации недостатков обусловленных самой теорией электродвигателя. Рассмотрим две важнейшие, связанные между собой, характеристики асинхронного электродвигателя момент и скольжение.

Из механики известно, опустим векторные составляющие, что под моментом понимается сила, приложенная на рычаг, аналогично описывается и вращающийся момент. Значит, двигатель должен на своём валу развивать определённый момент для противодействия внешней силы. Если величина внешнего момента постоянна, то и асинхронному двигателю ,вне зависимости от частоты вращения нужно поддерживать постоянный момент на валу, т.е его электромагнитный момент должен быть постоянен.. Например, для различных подъёмных механизмов.Из теории электропривода известно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя прямопропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален частоте вращения. Электромагнитный момент в установившимся режиме асинхронного двигателя равен механическому( моменту на валу двигателя) . Частотный преобразователь способен по любому запрограммированному закону менять частоту и амплитуду поданного на двигатель напряжения. Следовательно, он может управлять моментом на валу электродвигателя в зависимости от заданной характеристики. Для скалярного управления ( о векторном и скалярном управлении есть отдельный материал) существуют два основных закона управления моментом U/F=const, с помощью этого закона поддерживается максимальный момент на валу практически во всём диапазоне оборотов,

закон с уменьшающимся моментом, актуальный для приводов с вентиляторной нагрузкой( насосы вентиляторы). Когда речь идёт о векторном управлении, можем говорить о прямом управлении моментом, можно поддерживать постоянный заданный момент на валу, при скалярном управлении, характеристика U/F =const, может поддерживать только максимальный момент на валу. Поддержание постоянного момента во всём диапазоне необходимо для систем с ремёнными передачами, конвейеров, подъёмных механизмах.

Как частотный преобразователь с векторным управлением управляет моментом?
При увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора. В отличие от частоты вращения ротора частота вращения магнитного поля не зависит от нагрузки. Для сравнения частоты вращения магнитного поля n0 и ротора n ввели коэффициент, который назвали скольжением и обозначили буквой S. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

n – скорость вращения ротора и вала электродвигателя. Скорость вращения магнитного поля определяется числом полюсов асинхронного электродвигателя( под полюсом условно понимаем число обмоток расположенных в статоре) и поданной частоты .. Пока двигатель остановлен, скольжение равно единице. Если двигатель пускается прямым пуском( без частотного регулирования и плавного пуска), момент на валу в начальный точку пуска будет максимальным. С ростом оборотов скольжение будет уменьшаться и при режиме холостого хода достигнет значений 0.002-0.007, а в работе под нагрузкой 0.2-0.5, т.е . при увеличении внешней нагрузки (тормозящего момента на валу) скольжение увеличивается, что позволяет скомпенсировать недостаток момента. Из вышесказанного следует, что две характеристики двигателя момент и скольжение тесно связаны сдруг другом. Часто в характеристиках частотных преобразователей указывается способность преобразователя компенсировать скольжение, т.е. сделать его постоянным вне зависимости от приложенного тормозящего момента на валу электродвигателя. Это важно для высокоточного поддержания скорости для сервоприводов, станков, ряда конвейеров. Если рассмотреть связь основных характеристик двигателя, как момент, скольжение, частота вращения и поданное на двигатель напряжение, из теории двигателей можно записать пропорцию


где М – электромагнитный момент двигателя, S-скольжение, U- поданное на двигатель напряжение, f – частота питающей сети( частота выдаваемая частотным преобразователем). Из формулы видно, что существует зависимость между моментом и скольжением M~S, и также есть чёткая зависимость момента и скольжения от поданного напряжения определённой частоты. Т.е воздействовать на момент или скольжение частотный преобразователь может изменяя скважность ШИМ сигнала, которая отвечает за действующую амплитуду напряжения и периода работы различных плеч выходных транзисторов, а имея обратную связь по скорости вращения, в векторном режиме, вычисляя потокосцепление, или устанавливая энкодер (счётчик оборотов) на вал двигателя, можем с высокой точностью поддерживать скольжение и управлять моментом.

Ответить