Тема 4.6 Пуск и регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя

Содержание программы:

Пусковые свойства трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при пониженном напряжении: переключением обмоток статора со звезды на треугольник, реакторный, автотрансформаторный пуск. Пуск АД с фазным ротором. АД с улучшенными пусковыми свойствами: глубокопазные и двухклеточные АД.

Регулирование частоты вращения АД.

Литература

[ 1] c.193; [ 2 ] c.123

Методические указания:

При рассмотрении возможных способов пуска в ход асинхронных двигате­лей необходимо учитывать следующие основные положения:

1) двигатель должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения;

2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, что­бы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети;

3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стои­мость пусковых устройств - малыми.

Различают следующие способы пуска в ход асинхронных двигателей: пря­мое включение в цепь, реакторный, автотрансформаторный, с переключением звезды на треугольник, реостатный (с фазным ротором).

Изменение частоты вращения можно произвести:

1. изменением скольжения.

2. частоты тока в обмотке статора

3. числом полюсов

Изменение скольжения:

1. изменением подводимого к обмотке статора напряжения

2. нарушением симметрии этого напряжения

3. изменение активного сопротивления обмотки ротора.

Изменением напряжения: (графики сплющиваются вниз)

Увеличение напряжения вызывает рост частоты вращения, но нельзя неограниченно наращивать напряжение, иначе обмотки перегреются. Диапазон регулирования частоты в таком случае оказывается небольшим.

С уменьшением напряжения уменьшается перегрузочная способность.

Уменьшения напряжения добиваются с помощью автотрансформаторов или реакторов.

Нарушение симметрии:

Вращающееся поле статора становится эллиптическим, при этом появляется встречный момент, который тормозит ротор. Для такого регулирования можно в одну фазу питающей сети включить регулировочный автотрансформатор. Недостатки – узкая зона регулирования и низкий КПД двигателя. Такое регулирование применяют в машинах малой мощности.

Изменение активного сопротивления в цепи ротора:

Уже рассматривали. Способ позволяет регулировать частоту вращения только вниз и сопряжён с потерями энергии, что делает его неэффективным. Кроме того, при колебаниях момента скорость вращения ротора тоже начинает сильно колебаться. Однако, способ широко применяется для АДФР.

Изменение частоты тока в статоре.

Называют частотным регулированием. Необходим источник переменного тока регулируемой частоты – преобразователь частоты. Это может быть:

1. электромашинный ПЧ

2. ионный ПЧ

3. полупроводниковый ПЧ

С изменением частоты изменяется и максимальный момент, что может быть нежелательно. Чтоб этого избежать, вместе с изменением частоты изменяют и подводимое напряжение. При этом добиваются одного из двух режимов:

1. режим постоянства момента

2. режим постоянства мощности

Диапазон регулирования частоты достаточно широкий, до 12:1. Однако, регулируемый источник переменного тока довольно дорогой.

Изменение числа полюсов обмотки статора.

Обеспечивает только ступенчатое регулирование – синхронные частоты могут быть 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин.

Вопросы для самопроверки:

1. Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных дви­гателей?

2. Каковы достоинства и недостатки пусковых свойств асинхронных двигателей?

3. Как лучше, с точки зрения улучшения пусковых свойств, уменьшить пуско­вой ток: снижением подводимого к двигателю напряжения или увеличением активного сопротивления в цепи обмотки ротора?

4. Каковы достоинства и недостатки пуска асинхронных двигателей непосред­ственным включением в сеть?

5. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении?

6. В чем сущность эффекта вытеснения тока и почему он возникает при пуске двигателя и почти исчезает при его работе?

7. Почему бутылочная форма паза ротора способствует лучшему проявлению эффекта вытеснения тока?

8. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двига­телей и дайте им сравнительную оценку.

Почему при частотном регулировании частоты вращения одновременно с частотой тока необходимо изменять напряжение