Как увеличить момент частотно-регулируемого привода?

Как известно, момент двигателя при работе на частотах выше точки ослабления поля значительно уменьшается. Чтобы увеличить зону работы привода с номинальным моментом, можно прибегнуть к следующему трюку, который можно проделать только со стандартным асинхронным двигателем, имеющим возможность соединения обмоток как в звезду для 400В, так и в треугольник для 230В, и частотным преобразователем на 400В, позволяющим настраивать характеристику U/f.

При стандартном соединении обмоток двигателя в звезду в таком приводе на выходных частотах выше 50Гц поток будет ослабевать и момент падать. Соединив обмотки двигателя в треугольник и уменьшив наклон характеристики U/f на √3, и сдвинув номинальную частоту вправо, мы сможем получить номинальный ток намагничивания в более широком диапазоне (см. рис. 1).

Формула:

Рис. 1. 87Гц-характеристика

В результате для режима работы привода по 87Гц-характристике получаем:

1. Двигатель работает с номинальным потоком до 87 Гц, (Ф ~ U/f const.) и с номинальным моментом

2. Выходная мощность двигателя при 87 Гц увеличивается в √3 раз, по сравнению с номинальной (см. рис. 2). Ток возрастает в √3 раза во всем скоростном диапазоне, и частотный преобразователь должен быть выбран в соответствии с током.


Рис.2. Диаграммы мощности и момента при работе с 87 Гц характеристикой



3. Необходима более высокая прочность изоляции обмоток двигателя, чем для стандартного режима с Y-соединением, поскольку возникает амплитудное фазовое напряжение 560 вместо 320 В. Во время генераторного режима, в промежуточном контуре, может возникнуть напряжение до макс. 800 В. Оно влияет на обмотку как пиковое значение. К тому же напряжение может быть еще выше (до 1000В) при длинном моторном кабеле. Убедитесь, что изоляция может выдержать это высокое напряжение. Более точная информация о допустимом максимальном напряжении доступна на заводе изготовителе двигателя.

4. При работе с 87 Гц характеристикой содержание гармоник в напряжении двигателя увеличивается, поскольку эффективное индуктивное сопротивление при соединении треугольником примерно в 1/√3 меньше, чем при звезде, и скважность больше при том же самом эффективном значении (см. рис. 3). В результате незначительно увеличиваются потери мощности при меньших частотах.


Рис. 3. Форма напряжения двигателя при работе с 87 Гц характеристикой



5. Поскольку потери в железе, преимущественно в роторе, которые посредством существующего теплообмена передаются на корпус только частично, и, таким образом, не могут быть полностью рассеяны вентиляцией. При частотах выше номинальной возникает тепловая проблема, вызванная увеличением потерь в железе. Она не может быть решена увеличением самовентиляции в результате более высокой скорости вентилятора. Поскольку нагревание ротора происходит постоянно, этот тип соединения может быть использован для кратковременного режима. Для продолжительной работы следует согласоваться с заводом изготовителем двигателя, и как правило бывает возможно увеличение выходной мощности только на 20 % . . . 40 %.

На рис. 4 и 5 показаны механические характеристики привода (1.5кВт, 1500об/мин) при соединении обмоток в звезду и треугольник.

Рис. 4. Соединение звездой, стандартная 50 Гц характеристика

Рис. 5. Соединение треугольником, 87 Гц характеристика