36, Регулирование угловой скорости

Трехфазные асинхронные двигатели используют в основном в приводах, не требующих широкого регулирования угловой скорости ротора. Однако в последнее время расширяется применение этих дешевых и надежных двигателей и в регулируемом электроприводе, в том числе в станках с числовым программным управлением. Основные способы регулирования угловой скорости ротора основаны на изменении скорости поля за счет изменения частоты напряжения питания или числа полюсов, т.к.

ω₂(1-s)ω₁ = (1-s)(2πf₁ /p_м)   (2.32)

Регулирование возможно также за счет изменения амплитуды напряжения питания, а у двигателей с контактными кольцами – изменения добавочного сопротивления в цепи ротора.

Регулирование переключением числа полюсов.      Изменение числа пар полюсов p_м позволяет дискретно регулировать ω₂. Для реализации этого способа требуется либо укладывать на статоре несколько обмоток с различным p_м, либо выполнять одну обмотку из секций, выведенных на коммутатор. Переключая секции, можно получать различное число полюсов обмотки. В обоих случаях возрастают габариты, масса и стоимость, усложняется конструкция многоскоростных двигателей по сравнению с нормальными. Основным недостатком способа регулирования является ступенчатый характер изменения угловой скорости, число ступеней скорости не превышает 3/4. Диапазон регулирования не превышает D=4:1. Способ применяется только у двигателей с коротко замкнутым ротором, у которых число полюсов ротора автоматически становится равным числу полюсов обмотки статора.

Регулирование изменением частоты напряжения питания (частотное управление).     У трехфазных асинхронных двигателей наиболее перспективным способом плавного регулирования является изменение частоты напряжения питания f₁ (cм. 2.32).При этом следует иметь ввиду, что для наилучшего использования двигателя изменение частоты должно сопровождаться изменением амплитуды напряжения питания. Объясняется это тем, что в соответствии с (1.5) при неизменной амплитуде напряжения и регулировании частоты изменяется магнитный поток машины Ф_m=U₁/(4,44f₁w_1эф). Уменьшение f₁ вызовет увеличение Ф_m, что может привести к насыщению магнитопровода, резкому возрастанию намагничивающего тока и перегреву как стали, так и обмоток статора. Увеличение f₁ приводит к уменьшению Ф_m, что при М_ст=const в соответствии с (2.24) вызовет рост тока в роторе и, соответственно, перегрев ротора при недоиспользовании стали.

Регулирование изменением напряжения питания.    В принципе такое регулирование возможно, однако используется очень редко. Объясняется это тем, что при малом S_кp, характерном для двигателей обычного исполнения, диапазон регулирования ω₁-ω_2кpочень узок.

Регулирование изменением сопротивления в цепи ротора.      Реостатный и импульсный способы регулирования, основанные на изменении добавочного активного сопротивления реостата Rд, включаемого в цепь ротора двигателя с контактными кольцами, реализуются практически по тем же схемам, что и соответствующие способы пуска (см. § 2.5, рис. 2.13 и 2.14 ). Снижение жесткости механических характеристик при увеличении активного сопротивления в цепи ротора ограничивает диапазон регулирования до D =(2-3):1. Существенным недостатком являются также значительные потери мощности в цепи ротора, т.к. в процессе регулирования сильно растет скольжение.