3.5.4.2.Изменение напряжения питания

Снижение напряжения питания связано со значительным уменьшением критического момента М_ки = М_ке(U₁/U_1н) ² при

сохранении постоянным критического скольжения (рис. 3.35).

Рис. 3.35. Искусственные механические характеристики

АД при изменении напряжения питания.

3.5.4.3.Изменение числа пар полюсов

Для изменения числа пар полюсов необходимо, чтобы в ста-торе были уложены либо независимые обмотки возбуждения с различным значением числа пар полюсов (лифтовые двигате-ли), либо при одной обмотке статора имелась возможность из-менения ее схемы соединений. В этом случае обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Принцип изменения числа пар полюсов можно проследить по схеме включения секций одной фазы обмотки статора (рис. 3.36). Он заключается в из-менении направления тока в одной из полуобмоток. Число пар полюсов при этом изменяется в два раза.

73

При переключении обмоток каждой фазы с последова-тельного соединения на параллельное число пар полюсов уменьшается вдвое, а синхронная скорость вращения возрас-тает. Критический момент двигателя при различных числах полюсов зависит от конструктивного исполнения обмоток.. На рис. 3.37 показаны механические характеристики двухскорост-ного асинхронного двигателя.

а) 2р=4; р=2; б) 2р=2; р=1

Рис.3.36. Схема переключения обмоток статора для

изменения числа пар полюсов

На практике наибольшее применение получили схемы переключения числа пар полюсов со "звезды " на "двойную звезду" (рис. 3.37а), или с "треугольника " на "двойную звезду" (рис. 3.37б). Тогда потребляемая мощность при соединении в "звезду" определяется

P_зв = 3U1н·I1н ·cosφ_зв . (3.57)

При соединении в "двойную звезду"

P_дв.зв = 3·U_1н·2·I_1н·cosφ_дв.зв (3.58)

Поскольку cos_Зв = cos_дв.зв, то допустимый момент двигате-

ля для обеих схем соединений обмоток остается неизменным

M_зв = P_зв/_1зв= ·U_1н·I_1н·cosφ/_1зв . (3.59)

М_дв.зв = P_дв.зв/_1дв.зв = 2· ·(U₁·I₁·cosφ)/_1дв.зв (3.60)

Поскольку _1дв.зв = 2_1.зв , то получимМ_зв = М_дв.зв

74

3.5.4.4 Изменение частоты питающей сети

При регулировании частоты питающего напряжения ме-няются: синхронная скорость вращения ω₁; критический

а) с постоянным моментом; б) с постоянной мощностью

Рис. 3.37. Механические характеристики АД при изме-

нении числа пар полюсов

момент, поскольку изменение частоты влияет на реактивное сопротивление машины Х_к; критическое скольжение s_к, свя-занное с параметром Х_к. Реактивное сопротивление короткого замыкания

X_к = 2·p·f₁· (3.61)

где L_к – индуктивность обмоток двигателя, Гн .

Поскольку R₁<<X_к, то в уравнении критического сколь-

жения s_к = величиной R₁ можно пренебречь, тогда s_к = R'₂/(2·p·f₁·L_к). Из соотношения критических скольжений для двух различных частот получим

s'_к/s_к = f_1н·R'₂·2·p·L_к/(f₁·R'₂·2·p·L_к) = f_1н/f₁, (3.62)

откуда находим

s'_к = s_к·f_1н/f₁ (3.63)

Из данного уравнения видно, что критическое скольжение асинхронного двигателя обратно пропорцио- нально частоте сети. Критический момент при частоте f₁, от-

75

личной от номинальной, равен

М'_к = M_к·(f_1н/f₁)² . (3.64)

При уменьшении частоты f₁<f_н снижается угловая скорость ω₁,

а магнитный поток Ф увеличивается. Это приводит к глубокому насыщению магнитной цепи и увеличению намагничивающего тока I_m, что вызывает снижение энергетических показателей двигателя (cosφ и η). Для того, чтобы поток Ф оставался постоянным, необходимо при изменении частоты f₁ также изменять напряжение с учетом вида механической характеристики исполнительного органа рабочей машины. Например, при постоянном статическом моменте следует соблюдать равенство U₁/f₁=const, при гиперболической механической характеристике (металлорежущие станки) – равенство U₁/  = const.

f₁>f₂>f₃.

а) при U₁/f₁=const б) U₁/  = const

Рис. 3.38. Механические характеристики АД при изменении

частоты питающей сети

На рис. 3.38 приведены механические характеристики

асинхронного двигателя при регулировании частоты пре-

образователя: а) при U₁/f₁ = const; б) при U₁/  , где увеличение частоты источника питания выше номинальной ( 50 Гц )

осуществляется при номинальном напряжении U_1Н, что приводит к уменьшению магнитного потока и электромагнитного момента, поэтому следует в этом случае снижать нагрузку во

76

избежание «опрокидывания» двигателя.