2832

20. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Регулирование скорости асинхронного двигателя можно осуществлять двумя путями:

1.Изменением скорости вращения магнитного поля;

2.Изменением скольжения.

Частота вращения магнитного поля определяется:

Регулирование числа пар полюсов обмотки статор - регулирование ступенчатое и осуществляется с помощью переключателя

(рис. 47).

Рис. 47. Изменение числа пар полюса за счет:

а) параллельное соединение; б) последовательное соединение

В зависимости от способа соединения можно получать механические характеристики с постоянством мощности или постоянством крутящего момента (рис. 48).

62

другую скорость сохранить постоянным максимальный момент, поскольку величина М пропорциональна квадрату магнитного потока полюса, а поток в свою очередь определяется частотой и фазным напряжением (рис. 52).

Рис. 52. Механические характеристики асинхронного двигателя с изменением частоты

Тиристорные преобразователи позволяют обеспечивать плавное регулирование скорости с соотношением 1:10000. Они отличаются высоким КПД (0,96), быстродействием, малыми габаритами, высокой надежностью и бесшумностью.

Роторное регулирование скорости асинхронного двигателя применяется для асинхронного с фазным ротором, когда в цепь обмотки ротора вводится система добавочных сопротивлений в виде регулировочного реостата (см. рис. 16).

Пример: Определить сопротивление, которое нужно включить в цепь ротора, чтобы двигатель вращался с частотой = 650 об/м и развивал момент М = 200 Нм.

разомкнутом роторе; Y2н - номинальный ток в роторе.

65

21. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Для двигателей постоянного тока было показано, что

66

где Y - ток в цепи якоря;

Ф - магнитный поток полюса.

Отсюда следует, что возможны три принципиально различных способа регулирования скорости двигателя постоянного тока:

1.Изменением тока возбуждения, то есть магнитного потока (полюсное регулирование);

2.Изменением сопротивления цепи якоря посредством реостата (реостатное регулирование);

3.Изменением подводимого к якорю двигателя напряжения (якорное).

Полное регулирование для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением производится уменьшением тока или напряжения в обмотке возбуждения на полюсах статора двигателя. Происходит уменьшение магнитного потока, и скорость якоря при неизменном моменте сопротивления возрастает (рис. 53).

Рис. 53. Полюсное регулирование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

67

Регулирование скорости в этом случае производится ―вверх‖ от основной , поскольку увеличивать поток выше номинального практически не удается из-за магнитного насыщения.

В данном способе регулирования мощность двигателя остается неизменной:

где М - пропорциональна Ф; w - пропорциональна ф1 .

Следует учитывать, что при уменьшении потока и соответственно увеличении скорости вращения ток в якоре увеличивается, поэтому во избежание перегрева двигателя полюсное регулирование при нагрузке на валу, близкой к номинальной не применяют. В приводах кузнечно-прессовых машин двигатели постоянного тока с независимым возбуждением обычно регулируются плавно в диапазоне скоростей 3:1.

Реостатное регулирование осуществляется введением реостата в цепь якоря (рис. 54). При этом способе угловая скорость регулируется вниз от основной. Жесткость характеристики при этом уменьшается. Механическая мощность N Mw также уменьшается. Поэтому подобное регулирование применяют для двигателей малой мощности и диапазон регулирования составляет 2:1.

Рис. 54. Реостатное регулирование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

68

Якорное регулирование применяется только при независимом возбуждении, так как при параллельном одновременно изменялся бы и магнитный поток, что привело бы к изменению тока якоря, но не скорости. Регулирование состоит в том, что на якорь двигателя независимого возбуждения подается плавно изменяемое напряжение. Регулирование проводится вниз от основной скорости, так как напряжение, прикладываемое к якорю можно только уменьшать. При регулировании скорости введением в цепь якоря сопротивления или изменением напряжения магнитный поток остается неизменным. Поэтому во всем диапазоне по условиям нагрева двигатель будет обеспечивать один и тот же предельный момент, равный номи-

нальному М э СмYмФн . Мощность будет пропорциональна

M . В настоящее время начинают применяться тиристорные

p

преобразователи напряжения (выпрямители), обеспечивающие общий КПД ≈ 0,92.

Для двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением возможны три способа регулирования (рис. 55):

1.Регулирование посредством переменного сопротивления, включенного в цепь якоря (реостатное);

2.Изменением тока возбуждения (шунтирование обмотки);

3.Изменением подводимого к якорю напряжения (шунт. яко-

ря).

Рис. 55. Схемы регулирования двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением:

а) реостатное; б) полюсное; в) якорное

Реостатное регулирование в цепи рабочего тока даст снижение скорости относительно основной.

69

Шунтирование обмотки возбуждения (полюсное регулирование) приводит к увеличению скорости.

Шунтирование обмотки якоря обеспечивает снижение скорости за счет уменьшения напряжения, подводимого к якорю (рис. 56).

Рис. 56. Якорное регулирование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Изменение напряжения, подводимого к якорю можно обеспечить также системой «генератор - двигатель» или применением тиристорного привода с регулируемым напряжением.

Двигатели смешанного возбуждения могут сочетать принципы регулировки двигателей независимого и последовательного возбуждения.

22. ПОТЕРИ В ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Нагрев электродвигателя обуславливается потерями мощности, возникающими при работе. Различают постоянные и переменные потери.

К постоянным относят потери на трение в подшипнике, крыльчатки вентилятора и потери, связанные с механикой двигателя. Для двигателей постоянного тока суммарные потери мощности:

70