билеты_ЭМ / 41.Регулирование скорости изменением числа пар полюсов

41) Регулирование скорости изменением числа пар полюсов.

Обеспечивается благодаря изменению частоты вращения магнитного поля статора.

Как следует из формулы (7), при неизменной частоте в питающей сети частота вращения магнитного поля и определяемая ею частота вращения ротора изменяются обратно пропорционально числу полюсов. Так как число полюсов, фиксированное ступенями, может быть равно 2, 4, 6, 8, 10 и т. д., что при частоте в питающей сети, равной 60 Гц, соответствует синхронной частоте вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д., то указанным способом может быть обеспечено только ступенчатое регулирование.

Изменение числа пар полюсов обычно достигается следующими способами:

1. На статоре двигателя укладываются две не связанные между собой обмотки, имеющие разное число пар полюсов, например p₁ и р₂. При подключении одной из обмоток к сети переменного тока, например, с числом полюсов р₂ двигатель будет иметь синхронную частоту вращения, соответствующую данному числу полюсов (см. рис. 25, а):

n2 =	60f	.
	p2

Другая обмотка при этом обесточена. При необходимости получения другой частоты вращения n₁ обмотка с числом полюсов р₂ отключается и включается с числом полюсов p₁. Такие асинхронные двигатели получили название двухобмоточных.

2. На статоре укладывается одна обмотка, допускающая переключение на разное число полюсов. Наиболее широко распространены две схемы переключения статорной обмотки двухскоростных двигателей: с треугольника на двойную звезду Δ/YY и со звезды на двойную звезду Y/YY (звезду с двумя параллельными ветвями).

Схемы соединения обмоток Δ/YY применяются для получения примерно одинакового вращающего момента при обеих частотах вращения (рис. 25,а). Такие схемы применяются, например, у асинхронных двигателей привода компрессоров, металлорежущих станков и др. Схемы соединения обмоток Y/YY используются для приводов вентиляторов (рис. 25,б).

Рис. 25. Механические характеристики при регулировании частоты вращения асинхронных двигателей изменением числа пар полюсов при переключении статорной обмотки. а — треугольник (число пар полюсов 2p = p1 )—двойная звезда (2р = р2 ); б —звезда (2p = p1 ) — двойная звезда  (2р = р2 ).

Кроме рассмотренных вариантов двухскоростных асинхронных двигателей нашли применение трехскоростные и четырехскоростные двигатели. В трехскоростных двигателях размещаются одна переключаемая и одна непереключаемая обмотки, а в четырехскоростных две переключаемые обмотки, позволяющие получить четыре синхронные частоты вращения, например 3000/1500/1000/500 об/мин.

Двигатели с переключением числа пар полюсов, как правило, имеют короткозамкнутый ротор с обмоткой типа беличьей клетки. Такой ротор обеспечивает возможность работы без дополнительных пересоединений в его цепи. В случае фазного ротора в многоскоростных двигателях потребовалось бы производить переключения одновременно на статоре и роторе, что усложнило бы конструкцию ротора и эксплуатацию таких машин.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором могут иметь ряд специфических ненормальностей из-за неправильного соотношения числа пазов статора Z₁, ротора Z₂ и числа полюсов 2р.

Ненормальности заключаются в том, что двигатель может «прилипать», т. е. не приходить во вращение при подключении к сети, или «застревать», т. е., начавши вращаться, останавливается на некоторой скорости, или при вращении сильно гудит.

Во избежание указанных явлений должны быть выдержаны следующие соотношения:

Z2 ≠ Z1, Z2 ≠ 0,5Z1, Z2 ≠ 2Z1, Z2 ≠ 6pk, Z2 ≠ 6pk + 2p, Z2 ≠ Z1 ± p,

Z2 = Z1 + 2p, Z2 = 0,5Z1 ± p, Z2 = 2Z1 + 2p, Z2 = 6pk ±1, Z2 = 6pk±(2p±1),

где k — любое целое число от одного до четырех. Здесь же следует заметить, что изменение числа полюсов может иметь место не только при регулировании частоты вращения способом изменения его полюсности, но и при ремонте, связанном с изменением номинальной частоты вращения.

К положительным показателям многоскоростных асинхронных двигателей следует отнести экономичность регулирования частоты вращения ротора. Недостатком данного способа регулирования является указанная выше невозможность плавного изменения частоты вращения.

2