Просто был опыт использования качестве регулятора скорости асинхронных двигателей регятора мощности, работающего по принципу Брезенхема. Испытания проводил для вентилятоа и водяного насоса. Работает нормально. Зачем, тогда напрягаться и использовать чп?


Испытавал схему для регулирования скорости работы асинхронного электродвигателя (и, соответственно , производительности приводимого им в движение агрегата). Принцип действия этой схемы подобен регулятору мощности, который работает на основе алгоритма Брезенхема (для того, чтобы избежать, перерывов в подаче напряжения и, следовательно, рывков привода В процессе работы). Испытания были проведены для вентилятора и циркуляционного водяного насоса. Ратает нормально. Возникает вопрос: так ли важно применение в подобных случаях чп, если есть более простые и дешёвые решения? Даже и с точки зрения чп имеем снижение частоты питания при одновременном изменении действующего значения питающего напряжения.

[quote name='dkg10' date='Feb 2 2014, 08:48' post='1232240']
Частотные тоже неплохо работают, особенно на трехфазных машинах. Дискутировать можно было еще лет 20 назад. Теперь осталось проводить лабораторные работы на эти темы. Даже на троллейбусе теперь асинхронная машина с частотным преобразователем.

Можно софтстартером использовать квазичастотное регулирование (ступенчато менять фазу и число периодов синуса)

Сомневаюсь.
Работать нормально это не может в общем случае.

Одни только экстратоки через обмотки чего стоят.
Плавного запуска под нагрузкой не получается. Повышенный шум.

Говорю уверенно, потому как испытывал на насосах. Комутировал силовые симисторы твердотльными реле типа МОС со схемой включения при переходе через ноль
На мотор-редукторах не испытывал,- даже сам сомневаюсь. Во всяком случае КПД получается лучше чем у чп, поскольку нет двойного преобразования, а симисторы хорошо держат перегрузки.

Регулировать частоту вращения регулятором мощности можно, но только в насосах и вентиляторах максимум в два раза. Т.к. в насосах и вентиляторах производительность это квадрат от частоты вращения, то можно получить приемлемое регулирование. Но дальше плохое - это плохой косинус и кпд. Плюс искажения в сеть. Плюс плохая устойчивость при малых оборотах и перегрузках.
Т.е. применение возможно при малых мощностях и отсутствии перегрузок.

Ну если испытывали, то где технические характеристики?
Мощность, тип двигателя, осциллограммы токов и напряжений.
Что вообще регулировали и регулировали ли?

Кстати твердотельные оптоизолированные коммутаторы подороже будут IGBT сборок для частотников.

Пусть и квадратичная зависимость ещё можно линеаризировать при необходимости известными способами (аналоговыми или с пом микроконтроллера). Вроде и считается, что чп корректирует косинус за счёт батареи емкостей, но если посмотреть, за счёт чего, ведь КПД- то все равно плохой. Не встречал чп без принудительного охлаждения вентилятором. Помехи это как раз проблема всех чп, а ещё добавьте сюда необходимость использования экранированных проводов и т.д.


А нужна ли эта устойчивость на малых оборотах? На малых оборотах двигатель от чп начинает сильно греться неимоверно. И вообще, для малых оборотов предусматривают иную конструкцию двигателя, например вместо трехфазного, скажем,- девятифазный и т.п.

Мы применяем частотные преобразователи от 3 КВт без вентиляторов постоянно. С последними IGBT сборками это не проблема.
Хотя, конечно, у частотников без PFC начинаются проблемы с пульсациями тока.

Другая проблема у частотников это заниженное выходное напряжение вследствии особенностей модуляции.
Видел на форуме ABOK ветку где народ недоумевал почему после частотника насос не разгонялся, а напрямую работал нормально. Вот это та самая проблема.
Так что для насосов может ваш метод и актуален.

На самом деле занижение выходного напряжение у чп при снижении частоты есть вынужденная конструктивная мера, которая вызвана необходимостью обеспечения работы магнитопровода электродвигателя на линейном участке характеристики намагничивания. Однако разработчики и тем более продавцы чп предпочитают об этом не упоминать.

Я не об этом.
Вы говорите о вольт/частной (V/f) характеристике. Это общеизвестный способ регулирования.
В современных ЧП эту характеристику можно задать аппроксимацией по десятку точек, т.е. сделать практически произвольной.
Это еще не говоря о векторном регулировании.
Я же говорил о физическом невозможности получить на выходе ЧП амплитудное напряжение равное входному.

"Не верю!" (с) Поскольку тоже испытывал подобный "регулятор". Очень плохо работает, просто безобразно. При попытке снизить обороты в двигателе начинаются "удары". Во время паузы фаза вращающегося магнитного поля ротора перестает быть согласованным с фазой поля статора. После паузы, когда на обмотки вновь подается напряжения, эти поля могут оказаться даже в противофазе, тогда возникает мощный удар.

Единственное что я придумал - во время паузы надо следить за наведенной эдс в обмотках статора, а напряжение вновь подавать только в тот момент, когда фазы совпадают. Вот тогда ударов не будет.

При своих экспериментах никаких ударов не обнаруживал. Нагрев обмоток статора (на ощупь) - в норме. Видимо асинхронник с раскрученуным ротором описывается иной моделью, в то время как этот двигатель с неподвижным ротором
подобен трансформатору с закороченной вторичной обмоткой, что и вызывает бросок тока в 5 раз в момент включения. Да также ещё раз напомню, что симисторы коммутируютя при переходе напряжения чере0. Вероятно это не только способствует плавности при коммутации, но и существенным образом уменьшает высокочастотные гармоники питающего напряжения, которые И приводят к избыточному нагреву двигателя.

Единственное, что приходит в голову - что вы работали с каким-то двигателем, имеющим исключительно мягкую характеристику и мизерный момент на валу. Я же работал с обычным трехфазным мотором.


А какая еще есть модель? Я не в курсе. По-моему, со времен Доливо-Добровольского модель одна: вращающееся магнитное поле статора, скольжение, слегка отстающее от статора вращающееся магнитное поле ротора. Большой ток при стоячем роторе, а при противовазе полей ротора и статора - ударное торможение.


Ага, именно так. Только это мало на что влияет. Особенно если учесть, что мотор по природе своей - "токовый" прибор, магнитные поля задаются токами в обмотках, а не напряжениями на них.

Ток без напряжения не существует, не так ли?

Ну почему же, в сверхпроводниках прекрасно существует ток без напряжения. А в данном контексте, поясняю подробнее: в работающем моторе фазы напряжения и тока сильно не совпадают, поэтому постоянное педалирование на "тиристорах, открывающихся в момент перехода сетевого напряжения через ноль" не имеет большого смысла.

Да, но этот сдвиг не является постоянным и зависит от нагрузки на валу. Так, например, для трансформатора, при
номинальной нагрузке, подключенной ко вторичной обмотке, для сети этот трансформатор становится эквивалентом активного сопротивления

И вследствие этого рассуждения о напряжениях имеют еще меньше смысла.

Ладно попробую без излишнего теоритизирования. Представим, что измеряем ток фазы асинхронника клещами. При включении двигателя с неподвижным ротором будем наблюдать значительный ток, превышающий номинальный в несколько раз до тех пор пока двигатель не раскрутится. Напротив, когда отключим раскрученный двигатель и , не ожидая его остановки вновь подадим питающее наряжение , напр с пор. пускателя, автомата и т.п. - будем наблюдать бросок тока гораздо меньшей величины. Отсюда вывод - двигатель можно питать прерывестым напряжением, перерывы которого стараемся делать как можно меньшими, напр. Не более периода . это достигается применением алгоритма Брезенхема при работе симисторного коммутатора. Включение этого коммутатора в моменты перехода через 0 целесообразно по двум причинам : 1. Включение симистора в этот момент происходит при минимальном токе через управляющий электрод и, следовательно , наименее аварийно для симистора и 2. В данном режиме на выходе коммутатора имеем полные периоды переменного напряжения питания с минимумом паразитных вч составляющих ( симистор выключается по окончании текущего полупериода питающего напряжения, автоматически, приложением обратного напряжения при отсутствии управляющего сигнала). Учитываем, что ток удержания у твердотельного реле (включает симистор по аноду) - где-то в пределах 1ма , так что индуктивность нагрузки на режим включения можно считать незначительным.

А стоило бы потеоритезировать.
У движков если cos φ равен 0.86 на оптимальной нагрузке, то это очень хорошо. . Это где-то угол 30 град.
Т.е. при переходе через ноль тока симистора напряжение на нагрузке уже имеет половину амплитудного значения.
Симисторы закрываются только когда пропускаеый ими ток переходит через ноль, а не напряжение в розетке.
Это значит, что во первых симистором на движке никак не изобразить полный полупериод сетевого напряжения,
а во вторых току вообще без разницы прерываете ли вы его или резко меняете его производную(выключая при переходе через 0) в любом случае получите мощный выброс напряжения.
Т.е. весь спектр ЭМИ будет по полной программе.

Алгоритм звучит солидно, но вывод сделан совершенно неверный. То, что "клещами" Вы не увидите броска тока в момент коммутации, ещё не значит, что его там нет. "Клещи" для этого совсем не подходящий инструмент. А если такую коммутацию делать ещё и каждый период, то получится сплошная аварийная ситуация. И я не видел ни одного асинхронного двигателя, управляемого подобным образом...

Однако наблюдать этот маленький ток мы будем только в том случае, когда ротор двигателя еще не успел затормозиться. А в случае когда он затормозился и фаза его сдвинулась относительно фазы раскрученного двигателя, мы будем наблюдать бОльший ток. Можно даже построить график зависимости этого тока от величины сдвига фазы. При больших сдвигах будет происходить активное торможение ротора, ток превысит пусковой. При больших токах двигатель будет испытывать ударные нагрузки.

Однако при дальнейшем набеге фазы ток начнет снижаться, и в определенный момент опять достигнет минимума. Если питание подать именно в этот момент, все пройдет гладко.


Впервые такое слышу, oчень неожиданный аргумент. Ток через управляющий электрод силового симистора (и одновременно ток оптосимистора) должен быть ограничен резистором и обязан не превышать предельно допустимых величин во всем диапазоне рабочих напряжений. А вы что, без резистора шарашите, что ли?


Симистор выключается, когда ток через него равен нулю. А какое на нем при этом напряжение - зависит от его нагрузки. Если нагрузка индуктивная, как в случае мотора, то напряжение на симисторе в момент его выключения имеет большую величину.

Здесь просто я обращаю внимание, что убирая равномерно периоды питающего трехфазного напряжения мы не только уменьшаем его значение, но и меняем частоту питающего напряжения. Т.Е. Кроме основной "родной" частоты (50Гц) двигаетеля появляется низкочастотная составляющая. Например, если убираем каждый второй период трехфазного напряжения будем иметь, кроме 50Гц , также составляющую 25 Гц, а это означает не что иное, как изменение частоты питания и следовательно частоты вращения двигателя и производительности, например, насоса, причем этот режим работы не является аварийным и не приводит к каким либо перегрузкам, рассеянию избыточной мощности и т.п.

Именно включая УЭ на анод силового симистора через резистор, номинал которого зависит от свойств силового симистора и составляет 30 --300 Ом.
Наблюдал форму тока на этом резисторе. Он, при включении при переходе через 0, имеет минимальное значение (амплитуду) и по форме похож на
импульс колоколообразной формы, время которого зависит от времени отпирания силового симистора. После отпирания силового симистора этот
ток пропадает и симистор остается открытым до окончания текущего периода напрячжения или....


Тока , пусть тока, но это по времени лишь менее 2 мс. Тогда выбираем паузу с таким расчетом, чтобы учесть эту задержку на отключение. Главное для
нас - гарантировать перемагничивание сердечника статора , в течение каждого цикла кругового магнитного поля!

Это не метод Брезенхема, а квазичастотный пуск.

Какая целевая задача автора вопроса:
- разобраться как можно управлять асинхронным приводом, кроме частотного?
- разработать и спаять свою схему управления асинхронником?
- учебная задача?

По первому вопросу - вам нужен не форум, а хороший учебник по курсу управляемого электропривода. Благо таких сейчас полно.
По второму вопросу - зачем городить огород, если сейчас стоимость простого частотника такова, что проще купить купить готовый привод, а не изобретать велосипед.
А если для учёбы - стартовых наборов и STM, IR, Infineon и прочих - вагон и маленькая тележка. Только плати. Так как в большинстве своём, стартовые наборы выйдут в 3-4 раза дороже частотника.

Не перевелись ещё у нас кулибины!

Тогда это будет циклоконвертер.
Начали их использовать еще 1930 году на железной дороге и в насосах на ТЭС когда выпрямители еще были ртутными.
Но даже тогда уже применяли фазовое управление.

Вот сейчас только проверил анализатором MEMOBOX 300 Smart косинус фи у движка с частотником и у того же движка без частотника.

Так вот при полной мощности в 4500 VA частоник потреблял всего 400 Var реактивной мощности и косинус фи был 0.996
А без частотника при той же нагрузке движок потреблял 4900 VA полной мощности и 3300 Var реактивной мощности, косинус фи 0.72

Т.е. управляя движком только симисторами как минимум переплачиваете за избыточную мощность подводящего оборудования и потери в проводах.
Так где дешевизна?

Фазовое управление - нет категорически, иначе помехи полезут в сеть. Ртутные приборы - вчерашний день, сегодня имеем альтернативы на основе кремния. Наконец, данный метод, по-видимому, целесообразно реализовывать на микроконнтроллерной системе управления. В частности, упомянутый регулятор мощности с алгоритмом Брезенхема был реализован на базе микроконтроллера mega8 (на этот счет была публикация в журнале "Радио"). Подозреваю, что аналогично работают устройства плавного пуска, толька после стадии именно плавного пуска, там, для экономии энергии и пропускной мощности используемых симисторов последние шунтируют контактами пускателя.


Странно, я подсчитал у меня получается реактивная мощность 1300VA при S=4900VA и cos фи=0,72
Да и эффективность надо сравнивать в комплексе. Например, сколько активной мощности уходит в частотнике на тепловые потери? Там ведь есть диодный мост трехфазный, IGBT сборки. На то и вентилятор ставят в обязательном порядке. Не спорю, иногда его отключают, если , например ЧП работает в пол нагрузки , "чтобы не шумел".
Что касается реактивной мощности, то насколько мне известно, даже заводы за нее в наше время
не платят, не говоря о частных прндпринемателях. Да и решают эту проблему чаще централизованно. Размещают корректор реактивной мощности прямо на подстанции и подключают батареи емкостей в зависимости от показатий вар-метров.

Неправильно значит считаете. Пересчитайте согласно формуле суммы квадратов мощностей, и не забывайте о том, что чистая синусоида в сети только в учебниках бывает.

Но это еще цветочки.
Если посмотреть, что твориться когда двигатель работает не против момента сопротивления, а в одном направлении с внешней силой,
например подъемник на спуске или насос качает в одном направлении с потоком, то окажется вообще плачевная ситуация.
косинус фи становиться меньше 0.19. Пространства для регулирования практически не остается. Реактивная энергия создает десятки лишних ампер гуляющих по сети.
Потери в проводах от одного такого движка составляют сотни ватт.

Кстати о тиристорах.
Они в таком регуляторе будут сильно дороже IGBT транзисторов в частотном преобразователе той же мощности.
Поскольку должны будут выдерживать миллисекундные токи под сотню ампер.
А у IGBT плавное нарастание тока, да еще с автоматическим отключением.

Беру в расчетах
COSфи=P/S - во всех учебниках по ТОЭ так.


Вот, вот и об этом необходимо сказать. Все частотники нникогда не выдают чистую синусоиду. В лучшем случае полуволна синусоиды апроксимируется двуступенчатым импульсом. А это - потери на рассеяние.
По стоимости компонентов- отдельный разговор. Как правило, в частотниках используют не дискретные IGBT транзисторы, а IGBT сборки. Стоимость такой сборки несколько ТЫР. Скажите спасибо китайцам, что они умудряются, при такой стоимости данных дискретных компонентов, загнать стоимость частотника на 15 Квт в 40--50 ТЫР. В моем случае стоимость определяется стоимостью силовых симисторов (или тиристорных пар), что для данной мощности не превысит 1 тыс.

Как P то рассчитали? Я значения P не давал.

И стоимостью симисторов не отделаетесь. Надо поднимать номинал всех автоматов с учетом реактивных токов, а еще при подключении электросети берут деньги за каждый заявленный киловатт, а заявить надо будет полную мощность. Либо раскошелится на компенсаторы реактивности.
А вот для частотника на 4 кВт IGBT сборка стоит 6 Евро в розницу .
А тиристорная сборка для плавного пуска той же мощности стоит 13 Евро.

Надо поднимать номинал всех автоматов с учетом реактивных токов, а еще при подключении электросети берут деньги за каждый заявленный киловатт, а заявить надо будет полную мощность. Либо раскошелится на компенсаторы реактивности.

Никто не будет требовать оплаты за cos фи у кухарки или у прачки. Этот вопрос целесообразно решать на гос уровне, когда государство договаривается с энергктическими компаниями (или напр. РЖД), а те ставят у себя синхронные машины для компенсации реактивной мощности. Если вы в др. государстве, то вам можно только посочувствовать.

А вот для частотника на 4 кВт IGBT сборка стоит 6 Евро в розницу .

Это уже идет как расходный материал, ведь летят, проклятые. При перегрузке IGBT вылетает за 5--10 мкс. Именно поэтому плавкие предохранители - обязательный компонент защиты у большинства ЧП. Симистору надо десяти - стократную перегрузку в течении 10 мс, чтобы вылететь. Здесь ничего личного - только справочные данные!

Добрый день. А можно сслыку на сборку за 6 евро в розницу?

Тут задачка возникла и чтобы не плодить тему опишу здесь.
Есть необходимость сделать устройство управления асинхронным двигателем до 7КВт. Обычтного пускателя не достаточно, т к помимо функционала надо обеспечить плавный пуск. Порыскав в инете нашел что это делается с помощью семисторов либо IGBT транзисторов. Последнее понравилось больше, т к можно с помощью ШИМ повторять кривую фазы с разной амплитудой. сходу нашел модуль STGIPL14K60. По описанию - рабочий ток коллектора 15 А. Вроде все подходит и стоит дешево. НО товарищи производители выпускаю кит на данном чипе для двигаьеля не больше 1 КВт. Что-то мне подсказывает, что я не правильно оцениваю ток необходимый для коммутации асинхронного двигателя. Прошу просветить. Как расчитываются токи для асинхронников? Ну и по возможности подсказать модуль, который можно использовать

Ставил однажды плавный пуск. Там задача была специфическая: мешалка для вязкой жидкости. На стадии пуска двигателя нужно было плавно его запускать, чтобы не повредить механизм мешалки. Вряд ли буду ч/л делать в этом плане на IGBT. Автомат защиты для трехфазного асинхронного двигателя выбирал не раз. Беру на 15% max ток защиты выше номинального тока двигателя, указываемого на шильдике. В этих случаях COS фи всегда берется в расчет. Можно посмотреть и даже скачать учебники по ТОЭ
Атабеков или Бессонов . Там все расчеты расписаны.

dkg10, повнимательнее с цитированием! В редакторе все инструменты для оформления цитат и удаления лишнего есть.

Посмотрите у Rutronik сборку BIP60030. Они нам ее предлагали по 6 Евро.

На 7 кВт пусковой ток с резким стартом (менее 100 мс) будет до 42 А на фазу(среднее за сек) и зависит от типа режима работы (S1..S3), косинус фи при этом может ни о чем не говорить .
Пиковый ток будет до 126 А (миллисекунды).
Вот на это и надо рассчитывать.

У частотника пиковые токи с движком 7 кВт будут в районе 40 А.
Т.е. BIP60030 уже не подойдет.

Спасибо