3.8.1. Управление механической характеристикой изменением напряжения.

Если регулировать напряжение, подводимое к трем фазам статора асинхронного двигателя, то можно, отвлекаясь от влияния параметров регулирующего устройства на характеристики двигателя, изменять максимальный момент, не изменяя критического скольжения.

Максимальный момент при пониженном напряжении снижается пропорционально квадрату напряжения:

(3.41)

где М_К,И, М_К – соответственно максимальные моменты, развиваемые двигателем при сниженном и номинальном напряжениях;

U_И, U_НОМ – соответственно пониженное и номинальное напряжения.

Критическое скольжение, не зависящее от напряжения, остается неизменным. Не изменяется также и синхронная угловая скорость, которая зависит только от частоты питающего напряжения и числа пар полюсов двигателя.

Механические характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором при регулировании напряжения на статоре приведены на рисунке 3.20. Из этих характеристик видно, что область допустимых режимов в установившемся и пусковом режиме значительно сужается. Падение скорости увеличивается, следовательно, увеличиваются потери энергии.

Так как большие потери мощности скольжения в двигателе с короткозамкнутым ротором выделяются в самом роторе, то допустимый момент резко уменьшается по мере роста скольжения, поэтому такой неэкономичный способ управления характеристикой асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно использовать только при малой мощности двигателя и в кратковременном режиме работы.

Лучшее использование двигателя и более благоприятные характеристики могут быть получены, если применить двигатель с фазным ротором, в роторную цепь его включить дополнительный нерегулируемый резистор и регулировать напряжение на статоре Механические характеристики для рассматриваемого способа приведены на рис.3.20. Преимущество этого способа по сравнению с реостатным заключается в том, что управление двигателем осуществляется плавно и исключается контактная аппаратура в роторной цепи.

Потери энергии в приводе получаются примерно такими же или несколько больше, как и при реостатном регулировании; потери мощности скольжения в основном выносятся из двигателя и выделяются в дополнительном резисторе, что увеличивает допустимый момент. Этот способ может быть использован при вентиляторной нагрузке для продолжительного режима, а при М == const для кратковременного режима работы.

Механические характеристики (рис. 3.21) по мере снижения напряжения становятся мягкими. Кроме того, наличие постоянно включенного резистора приводит к недоиспользованию двигателя по скорости (угловая скорость всегда меньше номинальной) и по мощности.

2. Регулирование угловой скорости асинхронного электропривода переключением числа полюсов.

Из выражения для угловой скорости асинхронного двигателя:

следует, что угловую скорость можно регулировать, изменяя число пар полюсов р, если задана частота питающей сети f₁ и мало изменяется скольжение s. Так как число пар полюсов может быть только целым числом, то и изменение механической характеристики оказывается ступенчатым. Такой способ управления реализуется практически в двигателях с короткозамкнутым ротором, где переключение полюсов производится в обмотке статора, обмотка ротора при этом автоматически приспосабливается к. избранному числу полюсов. Если использовать двига-

тель с фазным ротором, то переключение числа полюсов на статоре потребует одновременного переключения числа полюсов и на роторе, что усложнит конструкцию, поэтому для этого способа практически используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, в которых чаще всего переключение полюсов осуществляется изменением направления тока в отдельных половинах каждой фазной обмотки.

Принципиальные схемы присоединения полу обмоток для изменения числа полюсов в обмотках с соотношением 2:1 приведены на рисунке 3.22.

На рис. 3.22 даны наиболее употребительные схемы переключения обмоток статора. При переключении с одного числа полюсов на другое сохраняется то же направление вращения двигателя. Согласно рис. 3.23, а – д одинарное число полюсов обозначено I, а двойное число полюсов – II.

а)

б)

в)

Если предположит, что R_ОБМ1= R_ОБМ1 то есть коэффициент обмотки не изменяется, то легко доказать равенство

.

Для схемы 3.23а, В_II/ В_I = 0,58 поэтому механические характеристики будут иметь вид показанный на рисунке 3.24а. Для схемы 3.23б,в В_II/ В_I = 1,0…1,16 поэтому механические характеристики имеют вид показанный на рисунке 3.24б. Для схем 3.23г,д В_II/В_I=1,7…2,0 им соответствует характеристика 3.24в

Рис 3.24