Автоматизированный электропривод переменного тока. Основные требования к частотно-регулируемому электроприводу, страница 9

Таким образом, при частотном регулировании       Рис.1.9. Механические характеристикидля механических характеристик свойственно:

1)  Уменьшение величины критического момента при уменьшении частоты f₁;

2)  При уменьшении частоты увеличиваются критическое скольжение и наклон механических характеристик.

Указанные обстоятельства требуют дополнительных мер для формирования требуемых механических характеристик.

1.4.  Формирование требуемых механических характеристик

Среди производственных механизмов, в которых используются частотно-регулируемые электроприводы, более всего распространены механизмы с невысокими требованиями по диапазону и точности регулирования скорости, быстродействию и другим дополнительным функциям. Для большинства из них основными вопросами являются: хорошая энергетика и, прежде всего, необходимые значения моментов во всех режимах и во всем диапазоне регулирования. Основные режимы – установившиеся, а главное требование к динамике – плавность управления. При таких требованиях вполне пригодна нелинейная механическая характеристика, свойственная асинхронным двигателям. Тем более, что в частотно-регулируемых электроприводах двигатели работают только на рабочих участках  механических  характеристик (s < s_k) при моментах не больше номинального, где они достаточно линейны.

При этом может потребоваться решение двух задач: обеспечение необходимых значений электромагнитных моментов во всем диапазоне регулирования скорости и дополнительно, если потребуется, - увеличение жесткости механических характеристик. Для решения указанных задач используются простейшие, и потому наиболее распространенные, преобразователи частоты со стандартным управлением, называемым также скалярным или U/f - регулированием. Формирование требуемых механических характеристик выполняется использованием одной или двух компенсирующих (обратных) связей, получивших названия IR–компенсация и компенсация скольжения.

Однако при практической реализации подобных электроприводов возникает ряд проблем, обусловленных сложностью рассмотренных выше электромагнитных процессов: в функции каких переменных должны работать эти связи; на какие переменные они должны воздействовать; каким должен быть  их характер и ряд других особенностей.

1.4.1.  IR–компенсация

Ее назначение – при увеличении нагрузки и, соответственно, тока частично или полностью скомпенсировать уменьшение потокосцепления и момента двигателя. Так как первопричиной этого факта является падение напряжения, создаваемое током на активном сопротивлении обмотки статора R₁ , то естественным решением является увеличение пропор-ционально ему выходного напряжения преобразователя  так, чтобы частично или полностью скомпенсировать падение напряжения :

                                                   ,                                                               (1.30)

где : - напряжение, определяемое базовой характеристикой, - коэффициент обратной связи по току. Тем самым достигается увеличение главного потокосцепления вплоть до его стабилизации, а момент двигателя доводится до требуемых значений М_тр  при наименьшей из заданных скоростей . Таким образом,  IR–компенсация – должна быть положительной обратной связью по току статора, действующей по каналу напряжения.

       Теоретически при полной компенсации падения напряжения на сопротивлении обмотки статора () критический момент будет постоянным во всем диапазоне регулирования скорости, как это показано на рис.1.10. Однако добиваться выполне-ния данного условия не обязательно, т.к. из-за нелинейности характеристик это потребует установки  дополнительного функционального преобразователя, что значительно усложнит задачу. Обычно достаточно обеспечить М = М_тр  при наи-        меньшей из заданных скоростей . Следует так    Рис.1.10 Механические характеристики        же иметь в виду, что увеличение может привести      при полной компенсации ()    к увеличению колебательности и даже потере устойчивости системы.