Энергетические показатели синхронного частотно-регулируемого электропривода

Abstract

По сравнению с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самое простое частотное управление (когда напряжение изменяется пропорционально частоте). Проведено аналитическое исследование энергетических показателей (потери мощности, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности) частотно-регулируемого синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов. Коэффициент полезного действия силового преобразователя, в рассматриваемом случае преобразователя частоты, зависит от структуры преобразователя (одно- или двухзвенный), применяемых силовых полупроводниковых приборов, дополнительных элементов (дросселей, конденсаторов, трансформаторов, активных сопротивлений и т. д.). КПД синхронного электродвигателя, входящего сомножителем в общий КПД регулируемого синхронного электропривода, представляет интерес при скалярном частотном управлении этого синхронного двигателя, так как публикаций на данную тему почти нет. Поэтому рассмотрена эффективность преобразования энергии синхронным двигателем, который получает ее от преобразователя частоты при различных частотах и преобразует в механическую энергию. В целях удобства аналитического исследования использовали широко применяемое понятие относительной частоты как отношение текущего значения частоты напряжения к номинальному. Показано, что максимум КПД смещается в сторону меньшего коэффициента загрузки при уменьшении относительной частоты питающего двигатель напряжения. Разработанная методика расчета энергетических показателей частотно-регулируемого синхронного двигателя иллюстрируется графиками КПД и cosϕ для двигателя типа СД3 13-34-6 мощностью 500 кВт и напряжением 6 кВ и синхронного двигателя с постоянными магнитами типа YGT132S4 мощностью 5,5 кВт.