1.2 Регулювання швидкості обертання введенням опору в коло ротора

Для керування швидкості використовуються двигуни з фазним ротором, в коло ротора яких підключається трифазний реостат. Електричний опір реостата Rд за умовами комутації змінюється ступінчато шляхом закорочування секцій силовими контактами, рис.7.6.

Рисунок 7.6 - Схема регулювання швидкості обертання валу двигуна шляхом зміни величини опору в колі ротора статора

Сумарний приведений активний електричний опір кола ротора дорівнює

(7.4)

Синхронна швидкість та критичний момент Мк не залежать від R’2, тому всі штучні механічні характеристики проходять через одну точку ідеального холостого ходу. Критичне ковзання Sk збільшується із збільшенням R’2, що призводить до зменшення жорсткості штучних характеристик.

Рисунок 7.7 — Механічні характеристики.

Відношення критичних ковзань на штучній та природній характеристиках дорівнює

(7.5)

звідкіля знаходиться критичне ковзання на штучній характеристиці для побудови штучних механічних характеристик за формулами Клосса

(7.6)

Перевагою способу є простота його реалізації та підвищення пускового моменту двигуна, який приймає максимальне значення при критичному ковзанні sк =1. Недоліки полягають у керуванні швидкістю спупінчато, зменшенні жорсткості механічних характеристик, що призводить до різкого збільшення втрат у колі ротора пропорційно ковзанню та до чутливості зміни навантаження. Це обмежує діапазон керування на рівні 1,5-2 для незмінного статичного моменту та 3-5 для моменту вентиляторного типу.

Увімкнення додаткового резистора в коло ротора застосовується при керуванні швидкістю двигуна за рахунок зміни напруги статора для збільшення пускового моменту. Використовуються також схеми з імпульсним регулюванням еквівалентного опору в колі ротора за допомогою широтно-імпульсної модуляції електронних ключів ЕК на тиристорах чи транзисторах. Керування здійснюється зміною шпаруватості імпульсів у межах g=0-1. Це дозволяє плавно змінювати швидкість, проте додатковим недоліком є погіршення енергетичних показників ЕП через несинусоїдальність струмів двигуна.

Економічність способу визначається вартістю використовуваних засобів регулювання та витратами при експлуатації електропривода. Витрати, пов'язані зі створенням цієї системи електропривода, невеликі, оскільки для регулювання зазвичай використовуються прості і дешеві ящики металевих резисторів. У той же час при експлуатації цієї системи витрати великі, оскільки значні втрати енергії.

Електричні втрати в роторному ланцюзі ΔР2, звані втратами ковзання. Чим більше ковзання s, тим більше втрати в роторному ланцюзі, тому реалізація великого діапазону регулювання швидкості призводить до значних втрат енергії і зниження ККД електропривода.

Регулювання швидкості цим способом застосовується в тих випадках, коли потрібно невеликий діапазон регулювання швидкості і робота на знижених швидкостях нетривала. Наприклад, цей спосіб знайшов широке застосування в електроприводі ряду підйомно-транспортних машин і механізмів.

Розглянутий спосіб також використовується для регулювання струму і моменту АД при його пуску.

Якщо звернутися до характеристик двигуна, то можна зазначити, що за рахунок підбору опору резистора пусковий момент АД може бути збільшений аж до значення критичного моменту Мк. Це властивість АД використовується при його пуску з моментом навантаження, що перевищує пусковий момент АД Мп на природній характеристиці.

Пусковий струм АД зменшується в міру збільшення R _2д, що дозволяє за допомогою введення додаткових резисторів здійснювати його обмеження.

Завдання з розрахунку додаткових резисторів у ланцюзі ротора зазвичай формулюється таким чином.Задана штучна механічна характеристика АД (повністю або частково) або окрема точка цієї характеристики з координатами ω _і, М _і. Знайти опір додаткового резистора R _2д, при включенні якого в ланцюг ротора АД буде мати задану штучну характеристику або ж вона проходитиме через задану точку. При цьому передбачається, що природна механічна характеристика АД відома (розрахована або знята експериментально). Зазначимо, що необхідна штучна характеристика може бути задана за умовами пуску або регулювання швидкості.