5.4. Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления в цепи ротора

Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления роторной цепи возможно лишь в двигателях с фазным ротором и только вниз от номинальной скорости. Схема регулирования аналогична схеме пуска (рис. 5.7, а). Различие состоит лишь в том, что добавочные сопротивления при пуске выбирают для кратковременной работы (с повышенными плотностями тока, что уменьшает их массу и габариты), а при регулировании частоты вращения сопротивления выполняют для длительной работы.

Пусть асинхронный двигатель работает от сети с напряжением и моментом на валу , развивая частоту вращения при закороченной цепи ротора (на рис. 6.5, а подвижный контакт добавочного сопротивления (реостата) находится в положении 1).

В ведем в цепь ротора добавочное сопротивление, передвинув подвижный контакт в поло-жение 2 (рис. 6.5, а). Ток ротора снизится до некоторого меньшего значения (рис. 6.5, б), а частота вращения и ЭДС скольжения на некоторый малый промежуток времени останутся неизменными (вследствие инертности вращающейся массы ротора). Уменьшение тока приведет к уменьшению электромагнитного момента . Тормозной момент , оставшийся тем же, превзойдет движущий (электромагнитный) и ротор начнет затормаживаться (уменьшать частоту вращения).

При уменьшении частоты вращения возрастут скольжение s и ЭДС , вновь увеличивая ток . Переходный процесс будет продолжаться до тех пор, пока при некоторой частоте вращения ток ротора не достигнет своего прежнего значения, которое было до регулирования. Останется прежней и мощность, подведенная к двигателю, так как при она пропорциональна току , а ток сохраняет прежнее значение.

Мощность на валу двигателя , а вместе с нею и КПД уменьшаются за счет снижения скорости.

Если до регулирования частоты вращения мощность на валу и КПД

, , (6.16)

то после регулирования мощность на валу и КПД изменились до значений

, . (6.17)

Значит, и КПД установки уменьшается пропорционально снижению частоты вращения:

. (6.18)

Из соотношения (6.18) следует, что регулирование частоты вращения изменением сопротивления роторной цепи неэкономично, но в силу своей простоты и плавности применяется широко, главным образом в различных крановых механизмах при мощностях выше 15 кВт.

В еличину добавочного сопротивления в функции скольжения при постоянном моменте на валу нетрудно определить из уравнения

(6.19)

На рис. 6.6. представлены механические характеристики с разными добавочными сопротивлениями в роторе:

1 – естественная характеристика при ;

2, 3, 4 – искусственные характеристики при возрастающих добавочных сопротивлениях .

При одном и том же моменте на валу (например, номинальном ) двигатель работает при разных частотах вращения: , .

Преимуществами этого способа регулирования частоты вращения является сохранение перегрузочной способности двигателя (максимальный момент двигателя не зависит от активного сопротивления ротора) и повышение коэффициента мощности установки.

К недостаткам способа следует также отнести мягкость механических характеристик и зависимость диапазона регулирования от нагрузки. В частности, регулирование частоты вращения на холостом ходу невозможно.