Регулирование скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора. Принцип получения разного числа пар полюсов

Фазные обмотки статора, уложенные в пазы сердечника статора, представляют собой мощные электромагниты. Уменьшая число пар полюсов обмотки статора, можно увеличивать скорость двигателя, и наоборот уменьшить, в соответствии с выражением (16-1)

n = 60f ( 1 – s ) / р.

Для получения несколько скоростей электродвигателя применяют два способа:

1. Размещают на статоре отдельные обмотки в количестве, равном числу скоростей. Эти обмотки имеют разное число пар полюсов и при работе двигателя включаются поочередно. Например, на судах применяются двигатели серии МАП на две или три скорости ( М – морской, А – асинхронный, П – полюсо-переключаемый );

2. На статоре размещают обмотку, схему которой можно изменять по одному из двух вариантов:

а) переключение обмотки со «звезды» на «двойную звезду»;

б) переключение обмотки с «треугольника» на «двойную звезду».

У таких двигателей, допускающих изменение схемы обмотки, каждая фазная обмотка состоит из двух одинаковых частей (секционных групп) с выводами Н1-К1, Н2-К2 (Н – начало, К – конец).

Рис. 16.1 Схема переключения секционных групп обмотки статора с последовательного (а) на параллельное (б) соединение; Н и К – начала и концы секционных групп

Объясним принцип изменения числа пар полюсов на примере только одной фазной обмотки (рис.16.1).

Пусть секционные группы соединены последовательно при помощи перемычки К1 – Н2, а на выводы Н1 и К2 подается питание (рис. 9.18, а). Задавшись произвольно выбранным направлением тока в сторонах секций (обозначено стрелками), перенесем эти направления в поперечные сечения проводников секций в верхней части в виде крестиков и точек.

По правилу буравчика найдем направление магнитных силовых линий вокруг каждого проводника с током. Рядом расположенные силовые линии позволят определить положение электромагнитных полюсов обмотки статора. На рис. 16.1 а таких полюсов – четыре (2р = 4), поэтому синхронная частота вращения ротора составит (число пар полюсов 2 ,р = 2)

n= 60f / р = 60х50 / 2 = 1500 об / мин.

При переходе от последовательного соединения к параллельному соединению надо соединить перемычками выводы Н1 и К2 (а не Н1 и Н2) и К1 и Н2 (а не К1 и К2) (рис. 16.1 б).

Повторяя сделанные выше рассуждения, можно найти, что при переходе от последовательного к параллельному соединению секционных групп число полюсов уменьшилось в 2 раза (число пар полюсов после переключения получилось 1, р = 1, 2р = 2), поэтому синхронная частота вращения ротора составит

n = 60f / р = 60*50 / 1 = 3000 об / мин.

.

Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»

При переключении обмотки статора первым способом, путем переключения обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду» ,двигатель при пуске включают в сеть по схеме «звезда» ( рис. 16.1а ), при этом питание сети подается на выводы С1, С2 и С3. Секционные группы Н1-К1 и Н2-К2 в каждой из трех фазных обмоток соединены последовательно.

Для перехода на «двойную звезду» поступают таким образом:

а) снимают питание с выводов С1, С2 и С3;

б) при помощи контактов первого трехполюсного контактора соединяют вместе выводы Н1 и К2; в) при помощи контактов второго трехполюсного контактора подают питание на средние выводы С4, С5 и С6 фазных обмоток.

В результате этих переключений секционные группы в каждой фазной обмотке соединяются параллельно, в целом образуя две «звезды», включённые параллельно.

Переходный процесс протекает по траектории «0АВСD» рис.16.2. При пуске двигатель включают «звездой», он переходит из точки «0» в точку «А», развивая пусковой момент, выражаемый отрезком «0А».

Рис.16.2 Схемы включения и механические характеристики асинхронного двигателя при переключении обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду» (а) и с «треугольника» на «двойную звезду» (б)

Поскольку в точке «А» пусковой момент больше номинального М, двигатель разгоняется по участку «АВ» до скорости. В точке «В» наступает установившийся режим на «одинарной звезде» при номинальной скорости.

При переключении обмотки на «двойную звезду» двигатель при постоянстве скорости переходит из точки «В» в точку «С», после чего разгоняется до точки «D», в которой наступает установившийся режим на «двойной звезде» при скорости .

Скорость вращения ротора для соединения фаз статора двойной звездой увеличивается в два раза.

При всех переключениях двигатель необходимо использовать полностью, т.е. зависящий от нагрузки ток статора должен быть равен номинальному току, на который рассчитана обмотка статора.