книги из ГПНТБ / Тасбулатов Х.Т. Электропривод в сельском хозяйстве

йраЩения Двнгаі'еля путем изменения частоты 7 питающей сети требует наличия специальных генераторов пли преобразователей частоты, дающих широкую и плавную регулировку. Этот способ, удорожающий и усложняющий установку, применяют редко.

Второй способ, т. е. изменение скольжения S при данном моменте на валу, применяется только для двигателей с контактными кольца­ ми путем введения сопротивления в цепь ро­ торной обмотки. Как показывает рисунок 11, при любом моменте на валу скорость в преде­ лах устойчивых или рабочих частей характе­ ристик будет тем меньше, а следовательно, скольжение тем выше, чем больше сопротив­ ление включенного реостата Rx. Однако при малых нагрузках вблизи точки холостого хода все кривые сходятся вместе, а потому регули­ рование скорости возможно лишь в малых пределах.

Этот способ регулирования имеет тот боль­ шой недостаток, что значительная часть энер­ гии, пропорциональная скольжению скорости, теряется в виде теплоты, выделяемой в реоста­ те. Кроме того, реостаты, предназначенные для длительного включения в целях регулирова­ ния скорости, должны во избежание недопу­ стимого перегрева иметь большие размеры и вес. Несмотря на эти недостатки, «пуско-ре­ гулировочные» реостаты имеют большое применение в крановом электрооборудова­ нии.

Для асинхронных короткозамкнутых дви­ гателей широко распространен третий способ регулирования скорости, основанный на изме­

32

нении числа пар полюсов ß, зависящих от устройства обмотки статора.

У двухскоростных короткозамкнутых двигателей обмотка каждой фазы состоит обычно из двух одинаковых частей, в одной из кото^ рых меняется направление тока путем пере^ ключения этих частей с последовательного на параллельное соединение (рис. 14). Такое пе­ реключение приводит к уменьшению числа по­ люсов вдвое и, следовательно, к увеличению вдвое синхронной скорости вращения, т. е. скорости вращающегося магнитного поля.

Регулирование скорости, достигаемое переключением полюсов, дает определенный ряд скоростей. Например, для практически приме­ няемых четырехскоростных двигателей можно

гулирования скорости является весьма эконо­ мичным и отличается механическими характе­ ристиками, обладающими большой жесткостью

двигателей с контактными кольцами. Однако для последних этот способ почти не приме­ няется, так как в этом случае требуется пере­ ключение обеих обмоток как статорной, так и роторной, что весьма усложняет устройство двигателя.

Способы торможения асинхронных электродвигателей

Кроме двигательных, асинхронные трех­ фазные двигатели могут работать и в тормоз­ ных режимах. Существует три главных спосо­ ба электрического торможения:

1)генераторное торможение,

2)динамическое торможение и

3)торможение противовключением.

Генераторное торможение применяется главным образом в двигателях с переключе­ нием пар полюсов. Если двигатель работает при меньшем числе полюсов 2р, т. е. при боль-

шеи скорости 60-/. то переключая его на

п\ = ■

большее число полюсов 2 • 2р, осуществим ге-

60■/

нераторное торможение в пределах от іц — —у

до п\ = ^-^'Чтобы продолжать тормозить ни­

и в подъемно-транспортных устройствах при спуске тяжелых грузов. В этом случае двига­ тель отдает обратно в сеть энергию, сообщае­ мую ей спускающимся грузом.

При динамическом торможении статор двигателя отключается от сети и возбуждает­ ся постоянным током от какого-нибудь источ­ ника постоянного тока — возбудителя или вы­ прямителя. На рис. 16 а, б представлены воз­ можные схемы включения обмотки статора при

34

асинхронная машина представляет собой об­ ращенный синхронный генератор, в котором статор создает неподвижное в пространстве магнитное поле, а ротор представляет собой якорь генератора. Энергия торможения погло­ щается в роторе. В двигателях с контактными кольцами можно вводить при торможении со­ противление Rx и этим воздействовать на кривую тормозного момента двигателя, кото­ рая почти одинакова с кривой момента асин­ хронного двигателя. В двигателях с короткозамкнутым ротором изменение тормозного момента достигается регулированием напря­ жения постоянного тока. Динамическое тор­ можение применяется в целом ряде установок, требующих плавного и быстрого торможения двигателя.

Значительно большее применение на прак­ тике имеет торможение противовключением. Это торможение может быть получено путем переключения двух фаз обмотки статора, что ведет к перемене направления вращения маг­ нитного поля. Ротор при этом вращается про­ тив поля и постепенно замедляется. Когда ско­ рость спадает до нуля, двигатель должен быть отключен от сети, иначе он может вновь перей­ ти в двигательный режим, причем ротор его будет вращаться в направлении, обратном предыдущему.

Объясняется это тем, что при скольжении S>1 электродвигатель переходит в режим электрического тормоза, или противовключения.

36

Механическая характеристика однофазных асинхронных электродвигателей

Однофазные асинхронные электродвигате­ ли за последние годы постепенно начинают вводить в производство. Для сельского хозяй­ ства эти двигатели представляют большой ин­ терес.

Однофазный асинхронный двигатель отли­ чается от трехфазного тем, что имеет на ста­ торе не трехфазную, а однофазную обмотку (рис. 17). Обмотка ротора однофазного дви­ гателя чаще всего выполняется в виде беличь­ его колеса.

Одной из особенностей однофазных асин­ хронных двигателей является отсутствие у них начального, или пускового, вращающего мо­ мента, вследствие чего эти двигатели при обыч­ ной схеме соединения не могут сами по себе начать вращаться. Объясняется это тем, что однофазная обмотка создает не вращающееся поле, как трехфазная, а пульсирующее, ось которого неподвижна в пространстве.

Для объяснения тех явлений, которые про­ исходят в однофазном асинхронном двигателе, была предложена теория разложения пульси­ рующего магнитного поля, создаваемого одно-

. фазной обмоткой двигателя, на два равных по величине и вращающихся в противоположные стороны поля. При пуске в ход оба равных вращающихся магнитных поля создают в ро­ торе равные вращающие моменты, направлен­ ные в разные стороны. Результирующий пу­ сковой момент поэтому будет равен нулю,

38

II двигатель не сможет тронуться с места даже при отсутствии тормозного момента на валу (рис. 18). Однако, если внешней силой приве­ сти ротор во вращение в какую-либо сторону или осуществить специальную схему включе­ ния, ротор двигателя будет подхвачен тем вращающимся (половинным) магнитным по­ током, в сторону которого получил первона­ чальный толчок. В ту же сторону начнет вра­ щаться и двигатель.

Так как однофазный двигатель обычно не имеет пускового момента, для его пуска при­ меняют дополнительную, так называемую пу­ сковую обмотку, которая укладывается на статоре обычно под углом 90° к главной, или рабочей, обмотке. Если к таким двум обмот­ кам подвести токи, сдвинутые относительно друг друга по фазе, в двигателе возникнет вращающееся поле. Сдвиг токов по фазе мо­ жет быть осуществлен путем включения в цепь рабочей и пусковой обмоток активных, индук­ тивных или емкостных сопротивлений. При использовании активных и индуктивных со­

малым, пуск с помощью активного и индуктив­ ного сопротивлений применяется при сравни­ тельно легких условиях пуска.

Лучшие результаты получаются при ис­ пользовании конденсаторов. Подобные двига­ тели и получили название конденсаторных.

Принципиальная схема конденсаторного однофазного двигателя представлена на

39

Синхронные электродвигателю

Конструкция синхронного двигателя ннчемі не отличается от конструкции синхронного ге­ нератора. Двигатель так же, как и генератор,, состоит из ротора с полюсами, несущими об­ мотку возбуждения, питаемую постоянным! током, и статора с трехфазной обмоткой.

Основным недостатком синхронного двига­ теля обычной конструкции является то, что он: так же, как и однофазный асинхронный дви­ гатель, не имеет начального пускового момен­ та, т. е. не может быть пущен в ход простым подключением к сети. На первом этапе приме­ нения синхронных двигателей они запускались

спомощью посторонних двигателей.

Внастоящее время наиболее распростра­ ненным способом пуска синхронного двигате­ ля является так называемый асинхронный за­ пуск. Для этого в полюсных наконечниках двигателя устраивается специальная коротко­

замкнутая обмотка из медных стержней (рис. 22). Эта обмотка носит название пуско­ вой и напоминает короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя. Синхронный двига­ тель, снабженный пусковой обмоткой, пу­ скается в ход так же, как короткозамкнутый асинхронный двигатель.

Схема включения синхронного двигателя представлена и а .рисунке 23.

Обмотка возбуждения питается постоянным током от специального генератора постоянного тока — возбудителя, смонтированного на од­ ном валу с ротором. Запускается синхронный двигатель так же, как и асинхронный. При до-

£1

1

М

п _и

22Ü

Рис. 21. Механические характеристики конденсаторного

двигателя с пусковым и рабочим конденсаторами:

А — механическая характеристика двигателя при выключенной вспомогательной обмотке: Б —то же, при отключенной емко­

42