4.4.Электромеханические характеристики многоскоростных асинхронных двигателей

Поскольку скорость вращения электромагнитного поля статора, как это следует из (4.3), зависит от числа пар полюсов двигателя р_П, то имеются специальные модификации асинхронных короткозамкнутых двигателей, позволяющие изменять число пар полюсов машины и тем самым получать две или более (3 и 4) рабочие скорости двигателя. Конструктивно изменение числа пар полюсов может быть достигнуто двумя способами. При первом в пазы статора укладываются две или три независимые обмотки с различными значениями р_П. При этом значительно увеличиваются габариты двигателей, но возможно получение любого соотношения числа пар полюсов.

При другом способе используется для получения различного числа пар полюсов одна и та же обмотка, а изменениер_П достигается переключением секций этой обмотки. Наибольшее распространение получили две схемы обмоток: звезда (Y) – двойная звезда (Y-Y) и треугольник (∆) – двойная звезда.

Рассмотрим схему звезда – двойная звезда (см.рис.4.20). В этой схеме каждая из фазных обмоток состоит из двух секций, которые могут включаться параллельно или последовательно. При параллельном соединении напряжение подводится к средним точкам обмоток, а начала обмоток замыкаются между собой. Образуются две параллельно включенные системы обмоток, соединенные в двойную звезду (Y-Y). Такое соединение соответствует меньшему числу пар полюсов р_П. Этой схеме соединения отвечает механическая характеристика с индексом Y-Y на рис.4.20б.

Рис.4.20. Схема (а) и механические характеристики (б) двухскоростного асинхронного двигателя со схемой соединения обмоток

При последовательном соединении секций обмоток число пар полюсов увеличивается вдвое, поэтому номинальная скорость двигателя в этом случае будет вдвое меньше. Так, например, если схеме соединения Y-Y соответствует число пар полюсов р_П=2, то номинальная скорость вращения будет 1470об/мин (n₀=1500об/мин). Переключив обмотки для соединения в звезду (Y), получим р_П=4 и номинальную скорость вращения 735об/мин (n₀=750об/мин).

Поскольку длительно допустимый ток в обмотках должен остаться неизменным, то номинальная мощность на валу двигателя будет:

при схеме Y-Y ,

при схемеY ,

Т.е. мощность двигателя при высокой скорости будет примерно в 2 раза выше, чем при низкой скорости. Однако длитель-но допустимый номиналь-ный момент сохраняется постоянным, т.к. .

Рассмотрим схему тре-угольник - двойная звезда (рис.4.21). В этой схеме соединение «двойная звез-да» соответствует высокой скорости.

П

Рис.4.21. Схема (а) и механические характеристики двухскоростного двигателя

ри последовательном включении полуобмоток и соединении их в треуголь-ник число пар полюсов увеличивается вдвое, сле-довательно, вдвое снижает-ся скорость двигателя.

Мощность двигателя при этом будет:

,

здесь U₁ – фазное напряжение питания.

Длительно допустимый момент при соединении обмоток в Δ будет в раз больше, чем при соединении в двойную звезду. Таким образом, при обеих схемах соединения двигатель примерно сохраняет свою мощность.

Двух и многоскоростные двигатели применяются в тех случаях, когда по условиям технологии необходимо иметь две или более фиксированные скорости вращения приводного электродвигателя.