5.3.2. Регулювання швидкості електропривода з асинхронним двигуном із фазним ротором

Частота обертання ротора асинхронного двигуна з фазним ро­тором визначається також за формулою (5.3). Для цього виду двигунів регулювати швидкість можна тими ж способами, що були описані в п. 5.3.1 для асинхронного двигуна з короткозам­кненим ротором (зміною частоти напруги живлення, кількості пар полюсів та ковзання). Але на практиці для цих двигунів використовується лише один спосіб - шляхом зміни ковзання внаслідок зміни величини опору R_д реостатів, що вмикаються в коло обмотки ротора (рис. 5.8).

Зміною величини опору R_д досягається збільшення на­хилу механічної характеристики двигуна, що забезпечує ре­гулювання його швидкості від нуля до номінального зна­чення (рис. 5.9).

На практиці в електроприводах робочих машин регулювання швидкості таким способом частіше здійснюється ступенями, оскільки по обмотках ротора і по R_d проходять значні струми, тож використовувати пристрої, які б забезпечували плавну зміну величини опору R_d часто буває недоцільно.

До переваг цього способу регулювання швидкості можна віднести можливість змінювати швидкість від нуля до номі­нального значення, а також стабільність перевантажуваль­ної здатності двигуна (М_max = const).

Недоліками цього способу регулювання швидкості є ве­ликі втрати в R_d, а також необхідність використання допомі­жних комутаційних апаратів, що забезпечують зміну вели­чини опору в колі обмотки ротора.

5.3.3. Регулювання швидкості електропривода із синхронним двигуном

Частота обертання ротора синхронного двигуна визначаєть­ся за формулою:

n = (5.4)

Отже, регулювати швидкість синхронного двигуна мож­на двома способами: зміною кількості пар полюсів та змі­ною частоти напруги живлення. На практиці використову­ють лише другий спосіб, оскільки промисловість багатошви­дкісних синхронних двигунів не виготовляє.

Найчастіше для зміни частоти напруги живлення в електроприводах робочих машин із синхронним двигуном використовують ТПЧ. Зміною частоти досягається про­порційна зміна частоти обертання синхронного двигуна (рис. 5.10).

Можливість плавного регулювання швидкості в широ­кому діапазоні (теоретично від нуля до номінального зна­чення і вище) є перевагою цього способу. Але цей спосіб має також і ряд істотних недоліків, які вже розглядалися в п. 5.3.1.

5.3.4. Регулювання швидкості електропривода з двигуном постійного струму

Це питання розглянемо на прикладі двигуна постійного стру­му з незалежним збудженням (рис. 5.11), частота обертан­ня якоря п (об/хв) якого визначається за формулою:

n = (5.5)

де - напруга джерела живлення, до якого підключене коло обмотки якоря, В;

— струм, що протікає в колі обмотки яко­ря, А;

- опір обмотки якоря, Ом;

- додатний опір, що вводиться в коло обмотки якоря, Ом;

— конструктивна стала машини;

Ф - магнітний потік, Вб.

Згідно з виразом (5.5), швидкість двигуна постійного стру­му можна регулювати за допомогою трьох параметрів:

1. напруги джерела живлення , до якого підключене коло обмотки якоря. Згідно з виразом (5.5) зміна зумовлює прямо пропорційну зміну частоти обертання якоря п (рис. 5.12 а). Цей спосіб регулювання може забезпечити плавне регулювання швидкості в діапазоні від нуля до номіналь­ного значення і вище;

2. додатногб опору , що вводиться в коло обмотки якоря. Збільшення величини додатного опору зменшує жорсткість механічної характеристики (рис. 5.12 б) і зумовлює зни­ження швидкості обертання якоря. Цей параметр, за умо­ви плавної зміни, дозволяє також плавно регулювати швид­кість від нуля до номінального значення;

3. магнітного потоку Ф. На практиці магнітний потік най­частіше змінюють, регулюючи величину струму обмот­ки збудження І_з за допомогою додатного опору R_p в колі обмотки збудження.

Оскільки при номінальному значенні магнітного потоку магнітна система машини знаходиться в насиченому стані, збільшувати магнітний потік вище номінального значення неефективно. Тому на практиці використовують регулювання швидкості з допомогою ма­гнітного потоку лише в сторону його зменшення і цим, згідно з виразом (5.5), досягають збільшення швидкості від номінального значення і вище. Штучні механічні ха­рактеристики двигуна, отримані при Ф < Ф_лоп показані на рис. 5.12 в.

Аналізуючи сказане, можна дійти висновку, що електро­двигуни постійного струму є найкращим видом електро­двигунів щодо можливості регулювання швидкості. Вони забезпечують три простих у реалізації, ефективних і деше­вих способи плавного регулювання швидкості в діапазоні від нуля до номінального значення і вище.