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 полуобмоток 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