Контрольная работа по электротехнике на тему Современные электроприводы промышленных механизмов

Асинхронные электродвигатели являются наиболее распространёнными электрическими машинами, применяемыми в промышленности. Они используются в приводах различных механизмов, таких как насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры и станки. Основным параметром, характеризующим работу двигателя, является скорость вращения его ротора.
Скорость вращения асинхронного двигателя определяется частотой питающего напряжения и числом пар полюсов двигателя. Синхронная скорость вращения определяется выражением
n = 60f/р
где
n — синхронная скорость вращения, об/мин;
f — частота питающего напряжения, Гц;
p — число пар полюсов двигателя.
Из данного выражения следует, что изменение частоты питающего напряжения или числа пар полюсов приводит к изменению скорости вращения двигателя. В промышленности применяются различные способы регулирования скорости асинхронных двигателей.
Регулирование изменением числа пар полюсов
Данный способ применяется в специальных многоскоростных асинхронных двигателях. Изменение числа пар полюсов осуществляется путем переключения обмоток статора. При этом двигатель может работать на нескольких фиксированных скоростях.
Преимуществом данного метода является простота реализации и высокая надежность. Однако основным недостатком является ступенчатое изменение скорости вращения двигателя. Такой способ регулирования применяется в тех случаях, когда требуется ограниченное число скоростей.
Регулирование напряжением питания
Другим способом регулирования скорости является изменение напряжения питания двигателя. При уменьшении напряжения питания уменьшается электромагнитный момент двигателя, что приводит к снижению скорости вращения.
Данный метод применяется в основном для регулирования скорости вентиляторов и насосов. Однако этот способ имеет ряд недостатков, таких как снижение коэффициента полезного действия двигателя, увеличение потерь энергии и ухудшение энергетических характеристик.
Частотное регулирование скорости
Наиболее эффективным и современным способом регулирования скорости асинхронных двигателей является частотное регулирование. Этот способ основан на изменении частоты питающего напряжения двигателя с помощью преобразователей частоты.
При частотном регулировании используется закон
U/f = const
который обеспечивает поддержание постоянного магнитного потока двигателя. Это позволяет сохранить номинальный момент двигателя при изменении скорости.
Преобразователь частоты изменяет частоту и амплитуду питающего напряжения двигателя. Благодаря этому обеспечивается плавное регулирование скорости вращения двигателя в широком диапазоне.
Основные преимущества частотного регулирования:
плавное изменение скорости вращения двигателя;
снижение пусковых токов;
уменьшение механических нагрузок на оборудование;
повышение энергоэффективности;
увеличение срока службы электродвигателя и оборудования.
В настоящее время частотное регулирование является наиболее распространенным способом управления скоростью асинхронных электродвигателей в промышленности.
Рисунок 1 — Принцип частотного регулирования асинхронного двигателя


На рисунке показан принцип частотного регулирования скорости асинхронного двигателя. Регулирование осуществляется путем изменения частоты питающего напряжения с помощью преобразователя частоты.
При изменении частоты питающего напряжения изменяется скорость вращения магнитного поля статора, а следовательно, и скорость вращения ротора двигателя. Для поддержания постоянного магнитного потока двигателя одновременно с частотой изменяется и напряжение питания.
В системе частотного управления используется закон регулирования

U / f = const

который обеспечивает сохранение магнитного потока двигателя на постоянном уровне. Это позволяет поддерживать номинальный момент двигателя во всем диапазоне регулирования скорости.
Использование преобразователей частоты позволяет осуществлять плавный пуск двигателя, уменьшать пусковые токи и повышать энергоэффективность электропривода.