5 .3. Многоскоростные двигатели

В многоскоростных двигателях регулирование частоты вращения осуществляют изменением числа пар полюсов, что вытекает из соотноше-

ния (6.1).

Практически это осуществляется выбором схемы обмотки статора, позволяющей наиболее простым пе-реключением катушечных групп изменять направление тока в отдельных проводниках, а вместе с этим и число пар полюсов.

На рис. 6.2, а показана элементарная схема обмотки из четырех последовательно соединенных проводников, образующих , а на рис. 6.2, б – схема из тех же четырех проводников, но соединенных параллельно и образующих .

В обеих схемах обмоток на рис. 6.3, а и б сохранено последовательное соединение проводников, но порядок соединения их различен. В соответствии с этим неодинаково и число пар полюсов.

Соответствующие схемы переключения обмоток статора, обеспечивающие изменение частоты вращения в отношении 1:2, показаны на рис. 6.3, в. На рис. 6.3, г представлена схема переключения обмоток при том же числе пар полюсов, но с параллельным соединением обмоток.

Момент, развиваемый двигателем, в общем случае записывают уравнением

. (6.12)

При любом числе полюсов значение тока должно сохраняться неизменным (по условиям нагрева обмоток), а  величина, близкая к единице. Тогда формулу (6.12) можно записать иначе:

. (6.13)

Выразим момент через отношение мощности и скорости:

, (6.14)

приравняем друг другу правые части уравнений (6.13) и (6.14) и заменив поток электродвижущей силой из формулы (2.36), получим следующее уравнение:

. (6.15)

Из уравнения (6.15) следует, что мощность двигателя прямо пропорциональна величине фазного напряжения и обратно пропорциональна числу витков, последовательно включенных в фазу обмотки.

После переключения обмотки по схеме рис. 6.3, в число последовательно включенных витков в фазе и фазное напряжение остаются теми же, что и до переключения. Значит, мощность двигателя до переключения и после него не изменяется (согласно выражению (6.15), хотя частота вращения и изменилась вдвое.

При переключении с на по схеме рис. 6.3, г фазное напряжение остается прежним, а число витков уменьшается вдвое. При этом вдвое увеличивается мощность. При уменьшении вдвое последовательно включенных витков в фазе и увеличении частоты вращения тоже вдвое ЭДС, индуктированная в фазе, остается прежней и двигатель может быть подключен к сети с тем же напряжением.

Двигатели, обмотку которых переключают по схеме рис. 6.3, в, предназначаются для приводов механизмов, работающих с постоянной мощностью при (металлорежущие станки), а переключаемые по схеме рис. 6.3, г  для работы с постоянным моментом при (подъемные механизмы). Соответствующие характеристики приведены на рис. 6.4:

а) для двигателей, работающих с ;

б) для двигателей, работающих с .

Двигатели с регулированием частоты вращения переключением полюсов изготовляют двух-, трех- и четырехскоростными.

П ереключения числа пар полюсов на статоре можно достичь следующим образом:

1) уложить на статор одну обмотку и изменять число пар полюсов путем соответствующего переключения ее частей;

2) выполнить на статоре две независимые друг от друга обмотки;

3) выполнить на статоре две независимые друг от друга обмотки – каждую с переключением полюсов.

К недостаткам рассмотренного способа относится скачкообразное изменение частоты вращения (3000–1500, 1500–750, 1000– 500 об/мин).