Расчёт момента и мощности при регулирование скорости переключением обмоток статора со звезды(y) на двойную звезду(yy)

Если при переключении обмоток статора со звезды(Y) на двойную звезду(YY) принять и η- к.п.д. двигателя одинаковыми на всех ступенях переключения, то получим мощность:

1. При соединении фаз обмотки статора звездой

P_Y = 3U_ФI_н=U_Л I_н (16-1)

Учитываем, что при соединении звездой I_н = I_л = I_ф , =_Ф

Скорость ω_Y и момент M_Y для соединения одинарной звездой :

ω_Y = (1-s) ; M_Y = P_Y/ω_Y .

- две пары полюсов

2. При соединении фаз обмотки статора дойной звездой секции обмоток статора включаются по две параллельно, и ток каждой фазы увеличивается в два раза

P_YY = 3U_Ф 2I_н=U_Л I_н= 2P_Y. (16-2)

Окончательно получаем, что мощность для двойной звезды увеличилась в два раза

P_YY = 2P_Y.

Скорость для соединения двойной звездой увеличивается в два раза:

ω_YY =(1-s) = (1-s) = 2ω_Y (16-3)

Уравнение (16-3) умножили и разделили на 2 и получили (16-4) учитывая (1-s) = ω_Y скорость для одинарной звезды

ω_YY =2ω_Y (16-4)

Момент двигателя после соединения двойной звездой не изменяется

(учитывая, что P_YY = 2P_Y ):

M_YY = P_YY/ω_YY = 2P_Y/2ω_Y = P_Y/ω_Y

M_YY = M_Y

Таким образом, получили, что переключение обмоток статора асинхронного двигателя с одинарной звезды (Y) на двойную звезду (YY) позволяет вдвое увеличить скорость, а так же и мощность двигателя при неизменном (постоянном) моменте на валу.

При переходе со «звезды» на «двойную звезду мощность и скорость увеличиваются в 2 раза, но момент двигателя не изменяется (отсюда название способа - «регулирование скорости при постоянном моменте»).

31.03.13 17.31

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

При переключении обмотки статора вторым способом двигатель при пуске включают в сеть по схеме «треугольник» (рис.16-2 б),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» точно так же, как в предыдущем случае, а именно:

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.

Расчёт момента и мощности при регулирование скорости переключением обмоток статора с треугольника на двойную звезду(yy)

1. При соединении фаз обмотки статора треугольником мощность равна

P_тр. = 3U_ФI_н=U_Л I_н (16-5)

Учитываем, что фазное напряжение равно линейному напряжению

U_Ф=U_Л

Скорость и момент для соединения треугольником:

ω_тр. =(1-s) M_тр. = P_тр./ω_тр. (16-6)

2. При соединении фаз обмотки статора двойной звездой секции обмоток статора, соединённые ранее треугольником, включаются по две параллельно, и ток каждой фазы увеличивается в два раза. Уравнение (16-5) умножаем на 2 и получим (16-7)

P_YY = U_Л I_н (16-7)

Умножим и разделим (16-7) на 3 и получим

P_YY =U_Л I_н= U_Л I_н= P_тр. = 1,15 P_тр.

P_YY =P_тр. = 1,15 P_тр. (16-8)

Из (16-8) видно, что мощность при переключении обмоток статора с треугольника на двойную звезду (YY) практически почти не изменилась (P_YY = 1,15 P_тр.). Скорость ω_тр. =(1-s) после соединения фаз обмоток статора двойной звездой увеличивается в два раза:

ω_YY =(1-s) = (1-s)= 2ω_тр., (16-9)

ω_YY = 2ω_тр..

Определим, как изменяется момент двигателя при переключении обмоток статора с треугольника на двойную звезду(YY):

M_YY = P_YY/ω_YY =1.15P_тр./2ω_тр. = 0,58 M_тр.

M_YY =0,58 M_тр. (16-10)

Таким образом, получили, что переключение обмоток статора асинхронного двигателя с треугольника на двойную звезду позволяет вдвое увеличить скорость, но при этом мощность двигателя почти не изменяется , а момент на валу уменьшается и составляет 0,58 от момента при соединении треугольником (момент уменьшается почти в два раза).

Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов экономичное, но при этом способе ограничена плавность регулирования (регулирование ступенчатое).

При переходе с «треугольника» на «двойную звезду:

1. мощность увеличивается на 16%, т.е. почти не изменяется (отсюда название способа - «регулирование скорости при постоянной мощности» );

2. скорость увеличивается в 2 раза;

3. момент двигателя уменьшается почти в 2 раза

( М= 0,58 М).

На судах регулирование скорости переключением обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду» применяют в грузоподъемных механизмах, т.к. при этом способе критический момент двигателя не изменяется и потому отсутствует опасность опрокидывания двигателя. В то же время такая опасность существует при переключением обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду», потому что момент двигателя уменьшается почти в 2 раза ( М= 0,58 М).

На судах переключение обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду» применяют ограниченно, в электроприводах якорно-швартовных устройств для получения самой высокой скорости, которая используется для перемещения свободного (ненагруженного) швартовного каната.