18. Импульсное регулирование частоты вращения ад с фазным ротором

Изначально АД с фазным ротором предназначались для их использования в изображенной на рис.18.1 схеме регулирования частоты вращения.

При включении АД в сеть двигатель работает на 1-й искусственной характеристике М_И1. Последовательным замыканием контактов К1, К2 и К3 двигатель последовательно проходит искусственные механические характеристики М_И2 и М_И3 и выходит на естественную характеристику М_Е.

Недостатки схемы:

- частота вращения АД регулируется ступенчато;

- искусственные механические характеристики АД слишком мягкие;

- имеются большие потери мощности в регулировочных реостатах.

Обеспечить плавность регулирования можно, применив импульсное регулирование величины сопротивления в роторной цепи АД (рис.18.2). Повысить жесткость механических характеристик можно, применив замкнутую схему регулирования частоты вращения АД (рис.18.3). Минимизировать потери мощности в регулировочных элементах можно, применив асинхронно-вентильный каскад (тема 19).

В цепь ротора АД через выпрямительный мост и сглаживающий дроссель Др включено активное сопротивление R_Р, которое шунтируется ключом К (рис.18.2а). Для обеспечения большой частоты коммутации (включения/выключения) ключ К выполняется на основе транзистора или тиристора.

В результате работы ключа сопротивление, на которое замыкаются обмотки ротора, принимает за период Т два значения: 0 и R_Р (рис.18.2б). Если ε - относительная продолжительность замкнутого состояния ключа К, то среднее за период значение сопротивления в роторной цепи составит

(18.1)

Значение ε можно изменять непрерывно, управляя длительностью замкнутого состояния ключа К, и, следовательно, можно непрерывно изменять сопротивление R_РСР в цепи ротора. Механические характеристики АД (рис.18.2в) плавно переходят одна в другую от пусковой характеристики (ключ К постоянно разомкнут и ε=0) до естественной (ключ К постоянно замкнут и ε=1).

Замкнутая САР частоты вращения АД (рис.18.3) с подчиненным контуром тока позволяет сформировать механические характеристики с требуемой жесткостью, в том числе и абсолютно жесткие, если применить регулятор, содержащий И-часть. САР частоты вращения можно также настроить на технический или симметричный оптимумы с наперед заданными показателями качества (см. тему 2).

Коэффициент полезного действия η низкий из-за больших тепловых потерь мощности в сопротивлении R_P в те моменты времени, когда ключ К разомкнут. Зависимость коэффициента полезного действия η от скольжения s приведена на рис.18.3в.