Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 16

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

изменением числа полюсов

Синхронная угловая частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар полюсов статора р (5.31) или синхронная частота вращения

(5.45)

Вследствие этого изменением числа пар полюсов можно регулировать частоту вращения двигателя. У двигателей с переключением числа полюсов обмотка каждой фазы состоит обычно из двух одинаковых частей, в одной из которых изменяется направление тока путем переключения этих частей с последовательного на параллельное соединение [12].

Такое переключение (рис.5.16) приводит к уменьшению числа

полюсов вдвое и, следовательно, к увеличению вдвое синхронной частоты вращения машины.
Присоединение обмоток производят переключением обмотки статора по схеме, приведенной на рис.5.17, а, где осуществлен

Рис.5.16. Схема переключения обмоток статора асинхронного

двигателя с последовательного на параллельное соединение.

S, N – полюса обмоток.

переход от одиночной «звезды», или по схеме рис. 5.17, б , где произведено переключение с «треугольника» на двойную «звезду».

Рис. 5.17. Схемы переключения обмоток статора асинхронного

двигателя: а - со «звезды» на двойную «звезду»; б – с «треугольника»

на двойную «звезду».

Переключение обмотки статора со «звезды» на двойную «звезду» (рис.5.17, а) приводит увеличению частоты вращения вдвое, которое целесообразно производить при постоянном моменте. Последнее легко может быть доказано следующим путем.

При соединении обмоток в одинарную «звезду» мощность,

потребляемая двигателем, равна

(5.46)

где U - линейное напряжение, В; - номинальный ток, А.

а для двойной «звезды»

Если предположить, что cos cos и не учитывать потери в двигателе, то развиваемая им мощность при вдвое большей частоте вращения будет в 2 раза больше мощности двигателя при низкой частоте вращения. Если с увеличением частоты вращения двигателя пропорционально растет мощность, то момент двигателя остается неизменным. (5.47)

Механические характеристики двухскоростного двигателя, частота вращения которого регулируется при постоянном моменте, приведены на рис.5.18.

Рис. 5.18. Механические характеристики двухскоростного

асинхронного двигателя, регулируемого с постоянным моментом.

Следует отметить, что при регулировании частоты вращения вниз от к двигатель, как это показано пунктиром, переходит в

генераторный режим с отдачей энергии в сеть.

Для соединения обмотки в «треугольник» (рис. 5.17, б) потребляемая двигателем мощность

(5.48 )

а при соединении в двойную «звезду»

(5.49 )

Сравнение двух последних выражений показывает, что при переключении на высшую частоту вращения мощность, развиваемая двигателем, изменяется незначительно (примерно на 15%, если принять, что cos cos ). В этом случае целесообразно использовать такой двигатель для механизмов, частота вращения которых

регулируется при постоянной мощности.
Механические характеристики, иллюстрирующие возможность регулирования скорости вращения двухскоростного двигателя при постоянной мощности, показаны на рис.5.19.

Рис. 5.19.Механические характеристики двухскоростного

асинхронного двигателя, регулируемого с постоянной мощностью.

Кроме двухскоростных двигателей, применяются трехскоростные двигатели, имеющие, дополнительно еще одну непереключаемую обмотку, а также четырехскоростные двигатели, в статоре которых обычно закладываются две независимые обмотки на разные числа полюсов, каждая из которых переключается по одной из указанных

выше схем. Чтобы не производить переключений в обмотке ротора, двигатели с переключением полюсов выполняют с короткозамкнутым ротором, так как в нем распределение намагничивающей силы всегда

соответствует числу полюсов статорной обмотки.

Регулирование частоты вращения, достигаемое переключением полюсов, дает определенный ряд частот вращения, обусловленный частотой тока в сети и числом полюсов. Например, для практически применяемых четырехскоростных двигателей можно получить такие синхронные частоты вращения ( 3000/1500/1000/500; 3000/1500/750/375; 1 500/1000/750/500; 1 000/750/500/375.
Из изложенного следует, что диапазон регулирования достигает

(6 : 1)…(8 : 1). Увеличивать этот диапазон практически нецелесообразно, так как уменьшение синхронной частоты вращения ниже

n = 375 приводит к значительному увеличению габаритов

двигателя.
Регулирование частоты вращения переключением полюсов происходит ступенчато. Вместе с тем рассматриваемый способ регулирования является весьма экономичным, так как в процессе изменения скорости отсутствукт выделение дополнительных потерь в роторной цепи, вызывающее издишний нагрев двигателя и ухудшение его КПД. Механические характеристики многоскоростных АД имеют хорошую жесткость и достаточную перегрузочную способность.
Благодаря своим преимуществам двигатели с переключением полюсов находят широкое применение там, где не требуется плавного регулирования частоты, например в некоторых металлорежущих станках в целях уменьшения количества механических передач. Их применяют также для вентиляторов, насосов и для привода других механизмов и машин в различных областях хозяйственной

деятельности.

5.8. Регулирование частоты вращения электропривода с помощью

электромагнитной муфты скольжения

В конструкцию электроприводов ряда рабочих машин входят электромагнитные муфты различных видов[9,13]. Электромагнитная муфта - это силовое электромеханическое устройство позволяющее регулировать частоту вращения исполнительного органа рабочей машины при постоянной частоте вращения двигателя. В некоторых случаях электромагнитные муфты (ЭММ) используются и для регулирования прикладываемого к исполнительному органу момента. Широкое применение в автоматизированном электроприводе нашли следующие виды электромагнитных муфт: фрикционная (контактная и бесконтактная), порошковая и скольжения (асинхронная).
Электромагнитная муфта (рис. 5.20, а) состоит из двух механически не связанных друг с другом частей - ведущей и ведомой. Ведущая часть, называемая якорем 2 и выполняемая из ферромагнитного материала, соединяется с валом двигателя 1 (на рисунке показан асинхронный двигатель). Ведомая часть, называемая индуктором 4, располагается внутри ведущей части и соединяется через редуктор или непосредственно с исполнительным органом 6 рабочей машины. На индукторе 4 располагается обмотка возбуждения 3, которая через контактные кольца 5 подключена к источнику питания. Ток возбуждения можно регулировать, за счет чего и происходит изменение частоты вращения ведомой части муфты, а следовательно, и исполнительного органа 6. Если обмотка индуктора 4 не обтекается током возбуждения, то между ним и якорем 2 отсутствует магнитная связь и индуктор 4 неподвижен ( = 0).

При протекании по обмотке 3 тока возбуждения в воздушном зазоре между якорем и индуктором возникает магнитное поле, под действием которого во вращающемся якоре 2 будут циркулировать вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем создает вращающий момент, под действием которого индуктор начинает вращаться в ту же сторону с частотой вращения .

Принцип действия электромагнитной муфты во многом похож на принцип действия асинхронного двигателя, имеющего массивный (сплошной) ротор. По механическим характеристикам муфты = f(M) , представляющим собой зависимости частоты вращения индуктора (ведомой части) от развиваемого им момента при разных токах возбуждения (см.рис. 5.21, a), видно, что, например, при постоянном моменте на грузки регулирование тока возбуждения от до позволяет изменять частоту вращения индуктора от до

Рассмотренная муфта относится к группе электромагнитных муфт со связью между ее частями через магнитное поле. Существуют также муфты с механической связью. В них передача вращающего момента от ведущей части к ведомой осуществляется посредством механического трения или зацепления за счет создания между ними магнитного поля электромагнита с нормальным давлением.

Параметрическое регулирование частоты вращения электропривода с помощью электромагнитной муфты скольжения не может обеспечить необходимой точности и большого диапазона вследствие незначительной жесткости механических характеристик и снижающейся по мере уменьшения тока возбуждения перегрузочной способности муфты. С целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и получения высокой точности используется система автоматического регулирования [22].

Рис.5.20. Электромагнитная муфта: а – схема устройства;

б – механические характеристики.

На рис.5.21, б показана принципиальная схема автоматического регулирования частоты вращения электропривода с электромагнитной муфтой скольжения (ЭМС) с отрицательной обратной связью по частоте вращения, осуществляемой при помощи тахогенератора BR, связанного с выходным валом электропривода.

а б

Рис. 5.21. Схема автоматического регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с использованием электромагнитной муфты и отрицательной обратной связи по скорости.
Регулятором частоты вращения РЧВ задается напряжение, сравниваемое с сигналом обратной связи; разность этих сигналов подается на усилитель У, выход которого подключается, через щетки и контактные кольца, к обмотке возбуждения ЭМС.

Возможно и бесконтактное исполнение ЭМС, в которой обмотка возбуждения располагается в корпусе муфты неподвижно относительно вращающегося якоря. В таких устройствах в качестве датчика обратной связи по частоте вращения вместо тахогенератора может быть применен электромагнитный импульсный датчик. На рис. 5.21, б приведены примерные механические характеристики ЭМС при автоматическом регулировании с отрицательной обратной связью по частоте вращения. Они расположены между характеристиками, обозначенными цифрами 1 и 2 и соответствующими, приблизительно, 0,1 и номинальному токам возбуждения ЭМС при параметрическом

регулировании.
Точность регулирования оказывается высокой, также как и диапазон регулирования, который может составить до (40…50) : 1 и зависит от коэффициента усиления системы; с увеличением последнего возрастает допустимый диапазон регулирования.
Потери в ЭМС складываются из потерь в якоре (роторе), обусловленных скольжением и передаваемым моментом; в обмотке возбуждения, в стали ротора, определяемые угловой частотой вращения и механическими потерями.
С увеличением скольжения превалируют потери скольжения; номинальная мощность, затрачиваемая на возбуждение ЭМС общего назначения с номинальным моментом от 75 до 1600 Н м, составляет в среднем от З до 0,7% максимальной мощности, передаваемой муфтой. В ЭМС специального назначения для передачи больших моментов мощность, затрачиваемая на возбуждение, еще меньше [22].
Таким образом, КПД. муфты

(5.50)

где М – момент, передаваемый муфтой; , - соответственно угловые скорости выходного вала муфты и приводного двигателя; - мощность затрачиваемая на возбуждение; - мощность, обусловленная механическими и вентиляционными потерями.
При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя с постоянным моментом нагрузки, пренебрегая для муфт средней и большой мощности и по сравнению с , получаем:

(5.51)
Из (5.51) следует, что с возрастанием скольжения s КПД муфты снижается, развиваемая мощность снижается пропорционально уменьшению частоты вращения, а потребляемая муфтой мощность не изменяется.
Таким образом, избыточная мощность рассеивается в виде теплоты в рабочей поверхности якоря муфты. Зависимости потребляемой мощности потерь в якоре муфты полезной мощности и КПД от угловой частоты вращения при неизменном и вентиляторном моментах нагрузки приведены на рис.5.22, а и б. Анализ этих зависимостей указывает на то, что потери мощности в якоре ЭМС, как и следовало ожидать, совпадают с потерями мощности скольжения в роторной цепи асинхронного двигателя при реостатном регулировании, а также при регулировании изменением подводимого напряжения. КПД электропривода с ЭМС равен

(5.52)

где - КПД приводного асинхронного двигателя.
Так как КПД асинхронного двигателя является функцией, развиваемой мощности, то со снижением частоты вращения выходного вала ЭМС КПД электропривода будет еще более резко падать, чем на характеристиках рис. 5.22.

Рис.5.22. Зависимость мощностей и КПД от угловой скорости: а –при постоянном моменте нагрузки (M = const); б –при вентиляторном моменте нагрузки; 1- потребляемая мощность; 2- полезная мощность;

3 – потери в якоре муфты; 4 – КПД.
Коэффициент мощности электропривода с ЭМС зависит только от передаваемого момента и определяется коэффициентом мощности асинхронного двигателя. Если регулирование частоты вращения происходит с постоянным моментом, равным номинальному, то коэффициент мощности поддерживается номинальным независимо от скольжения ЭМС. При вентиляторной нагрузке коэффициент мощности зависит от скольжения ЭМС и заметно снижается со снижением астоты вращения.
Вследствие значительных потерь мощности в якоре ЭМС находят применение в приводах небольшой мощности (примерно до 20 кВт), регулируемых с постоянным моментом и работающих в повторно-кратковременном и кратковременном режимах. В случае вентиляторной нагрузки пределы регулирования, как и используемая мощность привода, могут быть значительно расширены.
Электропривод с электромагнитной муфтой скольжения привлекает своей простотой, высокой плавностью регулирования и малой мощностью преобразовательного устройства для намагничивания муфты. Применение электромагнитных муфт позволяет в ряде случаев упростить автоматизацию технологических процессов и регулирование скорости движения исполнительных органов рабочих машин.

5.9. Асинхронный вентильный каскад

В электромеханических системах, где применяется асинхронный двигатель с фазным ротором, возможно регулирование частоты вращения изменением сопротивления дополнительного резистора , включенного в роторную цепь. Однако регулирование частоты вращения сопровождается выделением в роторной цепи потерь мощности, пропорциональных скольжению. Поэтому этот способ не является экономичным. Потери мощности в роторе могут составить ощутимое значение. Пусть диапазон регулирования частоты вращения

D = 2: 1, момент электродвигателя постоянен и равен номинальному. Тогда при скольжении s = 0,5, что соответствует половине синхронной частоты вращения, потери мощности в роторе:

(5.53 )
где принято, что
Таким образом, потери мощности могут составлять половину номинальной мощности электродвигателя . При увеличении диапазона регулирования скорости эти потери возрастают еще больше. В общем случае при скольжении электромагнитная мощность передается на вал ротора с КПД, равным 1 - s, а полный КПД двигателя оказывается меньше этого значения. При низких угловых скоростях электромагнитная мощность почти полностью рассеивается в цепи ротора, поэтому КПД двигателя в этом случае имеет очень малое значение. Таким образом, регулирование скорости в широком диапазоне изменением сопротивления ротора связано с большими потерями. Реализовать непосредственно энергию скольжения асинхронного двигателя затруднительно, так как частота В роторной цепи отлична от частоты питающей сети. Однако при некоторых технических решениях это возможно. Первые схемы, позволяющие использовать энергию скольжения асинхронного двигателя, создавались путем специального соединения асинхронного двигателя с другими электрическими машинами. Поэтому они назывались каскадными. Вентильные преобразователи позволили создавать каскадные схемы без вращающихся электрических машин.
Каскадными называют такие схемы включения асинхронного двигателя, которые позволяют использовать энергию скольжения путем отдачи ее в сеть или превращения ее в механическую энергию, передаваемую на вал главного двигателя [17].
Существуют две принципиально различные группы схем каскадов. В первой из них, как показано на рис. 5.23 на вход преобразователя Пр поступает энергия скольжения частоты с колец АД, а выход преобразователя, характеризующийся напряжением и частотой сети , соединен с питающей сетью. В каскадах этой группы энергия скольжения за вычетом потерь энергии непосредственно в обмотке ротора АД и элементах преобразователя Пр +

возвращается в питающую сеть, что иллюстрируется энергетической диаграммой на рис.5.23, б. Между элементами преобразователя и асинхронным двигателем в схеме на рис.5.23, а, а имеется только электрическое соединение. Такие каскадные установки называются электрическими. На рис. 5.23, а приведена принципиальная схема каскадных установок другого типа. Энергия скольжения в каскадах этой группы поступает на вход преобразователя. Преобразователь на выходе создает напряжение которое подается на зажимы вспомогательного двигателя ВД. Последний преобразует электрическую энергию, поступающую от преобразователя в механическую, которая возвращается на вал АД, поскольку валы АД и ВД соединены.

Рис. 5.23. Электрический асинхронный каскад: а - принципиальная схема; б - энергетическая диаграмма.
Если пренебречь потерями в двигателях каскада, то становится очевидным, что на вал каскадной установки от АД поступает механическая мощность , а от ВД - электромагнитная мощность = M .
Суммарная механическая мощность на валу каскада

(5.54)
Таким образом, механическая мощность на валу этого каскада примерно равна электромагнитной мощности, передаваемой со статора на ротор асинхронного двигателя. Из рис.5.24, а видно, что элементы преобразователя соединены с АД как электрическим (вход Пр - кольца АД), так и механическим путями (вал ротора ВД - вал ротора АД). Поэтому такие каскады называются электромеханическими. Приведенная на рис.5.24, б энергетическая диаграмма характеризует последовательность преобразования энергии электромеханического каскада.

Рис.5.24. Электромеханический асинхронный каскад:

а - принципиальная схема; б – энергетическая диаграмма.
Таким образом, в качестве АД может быть использован только асинхронный двигатель с фазным ротором, который называется главным приводным двигателем. Момент на валу электрического каскада равен моменту только АД, а момент на валу электромеханического каскада равен сумме моментов АД и ВД.
Асинхронные каскады работают за счет введения в цепь ротора АД добавочной ЭДС, с помощью которой можно регулировать угловую частоту вращения двигателя. Покажем, каким образом это возможно. Положим, что АД работает в двигательном режиме, потребляя электрическую энергию из питающей сети переменною тока и отдавая энергию скольжения в роторную цепь. Пусть к валу электродвигателя приложен статический момент , не зависящий от частоты вращения. Если добавочная ЭДС в роторной цепи = 0, то ток ротора определяется только ЭДС роторной обмотки и ее параметрами. При введении в цепь ротора часть энергии скольжения потребляется источником ЭДС, а количество электрической энергии, выделяемой непосредственно в обмотке ротора, уменьшается. Это приводит к уменьшению тока ротора согласно выражению

(5.55 )
Снижение тока ротора определяет уменьшение электромагнитного момента двигателя, который становится меньше статического момента нагрузки, и двигатель начинает замедляться. Но при уменьшении частоты вращения увеличивается скольжение, а значит, и ЭДС ротора, так как = s (где - ЭДС в неподвижном роторе). Увеличение приводит к увеличению тока и момента АД. Когда момент каскадной установки вновь становится равным статическому моменту двигатель перестает замедляться и снова работает в установившемся режиме, но уже при более низкой частоте вращения.
При увеличении добавочной ЭДС ротора угловая скорость двигателя уменьшается, а при уменьшении - увеличивается. При = 0 АД работает на механической характеристике, близкой

к естественной.
Современные каскадные схемы, как правило, построены на использовании статических полупроводниковых преобразователей.
На рис.5. 25 приведена схема асинхронною вентильного каскада (АВК). Для преобразования постоянного тока в переменный в нем использован инвертор И, состоящий из управляемых тиристоров. Для согласования напряжения ротора двигателя с напряжением сети служит трансформатор Т. Добавочной ЭДС, вносимой в цепь выпрямленного тока ротора АД в данном случае является ЭДС инвертора, которая регулируется изменением угла опережения открывания тиристоров . Ток ротора двигателя АД выпрямляется трехфазным мостовым выпрямителем В. для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в схему включен реактор L. При работе АВК мощность скольжения с ротора АД через выпрямитель и инвертор поступает обратно в электрическую сеть, где она полезно используется. Регулирование ЭДС инвертора приводит к изменению потока энергии от ротора АД в сеть и, как следствие, к изменению частоты вращения электропривода. В соответствии со схемой замещения (рис.5.25, б) для цепи выпрямленного тока ротора можно записать
(5.56)

где = - ЭДС трехфазного мостового выпрямителя;
- действующее значение линейной ЭДС на кольцах неподвижного ротора АД ( s = 1); = - ЭДС трехфазного мостового инвертора; - действующее значение вторичного линейного напряжения трансформатора; - угол опережения инвертора; и - падение напряжения соответственно в диодах выпрямителя и тиристорах инвертора; - выпрямленный ток; - эквивалентное сопротивление цепи выпрямленного тока
(5.57)
где - индуктивные сопротивления фазы ротора АД и трансформатора Т; - активные сопротивления фазы ротора АД, трансформатора и сглаживающего реактора.

Рис.5.25. Асинхронный вентильный каскад.

Выпрямленный ток

(5.58 )
Момент, развиваемый асинхронным двигателем, примерно пропорционален выпрямленному току ротора. Следовательно, регулирование последнего изменением ЭДС инвертора позволяет регулировать момент и частоту вращения двигателя.

Если выпрямленная ЭДС инвертора равна выпрямленному напряжению ротора двигателя, то ток в цепи ротора и момент, развиваемый двигателем, равны нулю.

При уменьшении ЭДС инвертора ток в цепи ротора возрастает, момент двигателя увеличивается, и частота вращения повышается. Так как с увеличением частоты вращения скольжение s и ЭДС трехфазного мостового выпрямителя уменьшаются, то ускорение двигателя происходит до тех пор, пока момент двигателя не становится равным моменту нагрузки.

При увеличении ЭДС инвертора ток ротора и момент уменьшаются, и частота вращения двигателя снижается. По мере уменьшения частоты вращения повышается выпрямленное напряжение ротора. Ток ротора и момент двигателя увеличиваются до тех пор, пока момент, развиваемый двигателем, снова не становится равным статическому моменту сопротивления. При этом двигатель начинает работать в установившемся режиме с новым значением частоты

вращения (скольжения).
При постоянстве управляющего воздействия и изменении момента нагрузки на валу переходный процесс протекает аналогично изложенному. Например, при увеличении момента на валу двигателя частота вращения снижается, вследствие этого возрастает ЭДС ротора и, следовательно, увеличивается выпрямленный ток и момент двигателя до тех пор, пока момент двигателя не становится равным моменту сопротивления на его валу.
В режиме холостого хода момент на валу двигателя и ток ротора равны нулю. Поэтому должны быть взаимно уравновешены выпрямленные напряжения в выражении ( 5.56 ), т. е.

(5.59)
где - коэффициент трансформации асинхронного двигателя.
Если = 1, то частота вращения холостого хода двигателя можно регулировать до номинального значения.
Чтобы двигатель развивал момент, в цепи ротора должен протекать ток, при этом выпрямленное напряжение ротора должно обеспечить протекание этого тока навстречу ЭДС инвертора. Это достигается за счет некоторого снижения угловой скорости двигателя при увеличении нагрузки, что приводит к соответствующему увеличению напряжения и тока ротора. При малом сопротивлении ротора мощность скольжения Р s , определяемая первыми гармониками тока и напряжения, примерно равна мощности в цепи выпрямленного тока

(5.60)

Учитывая, что = М , можно получить
(5.61)
Если не учитывать падение частоты вращения при нагрузке, то полученное соотношение можно подставить в формулу (5.59), справедливую для скольжения при холостом ходе двигателя. Используя зависимость для ЭДС инвертора, получим :

(5.62)
Следовательно, момент в установившемся режиме пропорционален выпрямленному току ротора , который, в свою очередь, линейно зависит от разности выпрямленной ЭДС выпрямителя и ЭДС инвертора. На рис. 5.25, в показан примерный вид механических характеристик АВК. Меньшая жесткость характеристик АВК по сравнению с естественной характеристикой асинхронного электродвигателя объясняется дополнительными падениями напряжения в выпрямителе, инверторе, трансформаторе, что учитывается эквивалентным сопротивлением .
Представленная схема АВК обеспечивает двигательный режим работы при скорости ниже синхронной; частота вращения двигателя плавно регулируется вниз от естественной характеристики. Пуск асинхронного двигателя в схеме АВК - резисторный. Ротор при пуске отсоединяется от выпрямителя и подключается к пусковому резистору. После достижения номинальной скорости ротор асинхронного двигателя подключается к выпрямителю. для торможения в приведенной схеме АВК используется динамическое торможение.
Принципиальным недостатком АВК является его низкий коэффициент мощности. Если схема рассчитана для регулирования скорости в широком диапазоне, то при номинальной нагрузке и максимальной скорости коэффициент мощности не может быть более 0,5, уменьшаясь до 0,3 и меньше при снижении угловой скорости. Низкий коэффициент мощности частично вызван потреблением дополнительной реактивной мощности, необходимой для коммутации тиристоров выпрямительного моста в цепи ротора.
Реактивная мощность, потребляемая инвертором, тоже снижает общий коэффициент мощности системы. Среднее значение ЭДС инвертора максимально при наименьшей угловой частоты вращения двигателя. Максимальной ЭДС в идеальном случае соответствует угол управления, равный 180°, однако в действительности по причине процессов коммутации и запаса на восстановление запирающих свойств тиристоров он несколько меньше 180°. Это приводит к тому, что токи на выходе инвертора опережают соответствующие фазные напряжения, т. е. инвертор работает как генератор опережающей реактивной мощности или как потребитель отстающей реактивной мощности.

Потребление реактивной мощности увеличивается по мере уменьшения угла управления, которое производится с целью снижения ЭДС инвертора и скольжения двигателя. При полной угловой скорости угол управления равен 90°, и кажущаяся мощность инвертора почти полностью реактивная. Для любого значения угла управления активная мощность каскада равна разности соответствующих мощностей, потребляемой двигателем и возвращаемой в сеть инвертором. В то же время полная реактивная мощность состоит из суммы реактивных мощностей двигателя и инвертора, поэтому коэффициент мощности каскада падает со снижением скорости, так как потребление активной мощности при этом уменьшается.
Каскадные схемы включения асинхронных двигателей целесообразно использовать для двигателей большой мощности, где необходима реализация мощности скольжения, которая может составлять несколько тысяч киловатт. Для уникальных регулируемых электромеханических систем мощность двигателя может достигать 20... 30 тыс, кВт. В этих случаях применение каскадных установок может быть единственно возможным техническим решением.
В то же время применение современных средств преобразовательной техники позволяет создавать каскадные электромеханические системы с хорошими регулировочными свойствами, удовлетворяющими требованиям многих производственных механизмов. Тогда становится оправданным их применение и для двигателей меньшей мощности.
Объем и стоимость оборудования каскадных схем находится в прямой зависимости от диапазона регулирования. Поэтому наиболее выгодно применять АВК при неглубоком регулировании скорости, когда диапазон регулирования не превышает значения D = 2:1. АВК применяют в системах мощных вентиляторов, насосов, компрессоров.

Глава 6.