Для підтримки на високому рівні енергетичних показників і перевантажувальної здатності регульованих двигунів необхідно одночасно зі зміною частоти струму f1 змінювати напругу, яка підводиться до обмотки статора напруга U1. Якщо регулювання частоти обертання двигуна відбувається при незмінному навантажувальному моменті на валУ двигуна, то напруга, яка підводиться до двигуна, повинна змінюватися пропорційно зміні частоти, струму, тобто Uвих = U1fвих/ f1.
Головний елемент схеми частотного керування трифазним асинхронним двигуном М – блок ПЧН – перетворювач частоти і напруги (рис.3.3.11 ), на вхід якого подається напруга U1 змінного струму частотою f1. Керування роботою ПНЧ відбувається за допомогою сигналу керування Uк, що надходить із керуючого пристрою КП. Від значення керуючого сигналу залежать значення напруги Uвих і частоти fвих на виході ПНЧ. Трифазна напруга Uвих, що знаходиться в необхідному співвідношенні з частотою fвих, будучи поданою на обмотку статора двигуна М, забезпечує задані значення частоти обертання п2 і обертаючого моменту М двигуна.
Жорсткість механічних характеристик асинхронного двигуна при частотному керуванні залишається незмінною (рис.3.3.12). Деяке зниження максимального моменту (перевантажувальної здатності) двигуна при значному зменшенні частоти fвих пояснюється впливом активного опору обмотки статора. Цей вплив можна зкомпенсувати збільшенням підведенної напруги, тоді максимальний момент двигуна на всьому діапазоні регулювання частоти обертання залишається незмінним.
Рис..3.3.11. Структурна схема частотного Рис.3.3.12. Механічні характеристики
керування електроприводом змінного асинхронного електроприводу з
струму частотним керуванням
У сучасних пристроях частотного керування переважно використовуються статичні перетворювачі напруги і частоти на безконтактних елементах, головним чином тирис-торах. Більшість цих перетворювачів виконується за принципом перетворення трифазного змінного струму в постійний із наступним перетворенням постійного струму в змінний необхідної частоти. На рис.3.3.13 зображена структурна схема розімкненої системи частотного керування електроприводом змінного струму. З керуючого пристрою КП на перетворювач напруги і частоти ПНЧ подаються два сигнали: сигнал Uu надходить на керований випрямляч КВ (значення цього сигналу визначає величину напруги на виході КВ), сигнал Uf надходить на керований інвертор КІ (значення цього сигналу визначає частоту змінного струму на виході КІ). Існують більш складні замкнуті системи частотного керування з зворотніми зв’язками за напругою, струмом і частотою обертання ротора двигуна. Зворотній зв’язок за частотою обертання забезпечує найбільшу жорсткість механічних характеристик керованого двигуна.
Рис. 3.3.13. Структурна схема розімкненої системи частотного керування
Завдяки високим техніко-економічним показникам привід із частотним керуванням знаходить все ширше застосування в різноманітних галузях народного господарства: у верстатобудуванні, металургійному виробництві, на транспорті і т.д.
Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”