§ 9.11. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателе) и изменение направления вращения ротора

Из уравнения скорости вращения асинхронного двигателя

следует, что изменение скорости возможно путем изменения вели­чины скольжения, изменения частоты и числа пар полюсов. У асинхронных двигателей с контактными кольцами можно изменять скорость вращения реостатом в цепи ротора.

Частота промышленных сетей постоянна и равна 50 гц, поэтому для изменения частоты сети необходимо применять специальный преобразователь частоты.

Таким образом, этот способ регулировки применим только в автономных установках, например в гребных судовых установках где генератор связан с гребным двигателем непосредственно электрическим валом. В этом случае изменение частоты синхронного генератора производится регулировкой скорости первичного двигателя. Регулировка скорости двигателя-исполнителя частоты тока возможна только в ограниченных пределах. надо иметь в виду, что при изменении частоты будет меняться также в общем случае напряжение на зажимах, поток, ток холостого хода, момент, мощность и т.д.

Регулировка скорости вращения при помощи регулировочного реостата у асинхронного двигателя с контактными кольцами осно­вана на увеличении активного сопротивления цепи ротора, что приводит к увеличению скольжения и, следовательно, уменьшению скорости вращения (рис. 9.18, кривые 2, 3 и 4).

Дополнительное активное сопротивление в цепи ротора вызы­вает уменьшение тока I₂ и соответственно уменьшение вращающе­го момента М. Скорость вращения двигателя начинает падать, а скольжение увеличивается. В то же время э.д.с. E_2S=Е'_2S

возрастает, что приводит к увеличению тока I₂' до его прежней ве­личины. Момент М уравнивается со статическим моментом М_CТ, уменьшение скорости прекращается, и двигатель начинает вра­щаться с постоянной скоростью, несколько меньшей, чем началь­ная. Основным недостатком этого способа регулирования скорости вращения асинхронного двигателя является уменьшение к. п. д. двигателя пропорционально уменьшению скорости. При незначи­тельных нагрузках, когда момент двигателя близок к моменту хо­лостого хода, пределы регулирования скорости вращения огра­ничены.

Этот способ также мало экономичен, так как связан со значи­тельным увеличением потерь в роторной цепи. Реостат должен быть рассчитан на полный рабочий ток и поэтому иметь значительные габариты и массу.

У двигателей с короткозамкнутым ротором наиболее распро­странен способ регулирования скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора. При этом способе регулирования скорости вращения можно получить только ступенчатое изменение син­хронной скорости, например две ступени с отношением скорос­тей 2:1.

Промышленностью изготовляются двигатели двух- трех- и четырехскоростные.

Для получения различного числа пар полюсов у вращающегося магнитного поля каждая фазная обмотка двигателя подразделяется на две одинаковые части — полуобмотки. При различном соеди­нении полуобмоток между собой, параллельно или последователь­но, в них меняется направление токов, а значит и создаваемых ими магнитных полей.

На рис. 9.19 показаны схемы соединения полуобмоток одной фазы, при котором число полюсов вращающегося поля машины из­меняется в отношении 2:1. Как видно из схемы, при последовательном согласном соединении секций обмоток фаз число полюсов вдвое больше, чем при параллельном или последователь­ном встречном их соединении.

Рис. 9.19. Схема переключения обмотки статора на четыре и на два полюса

Соединительные проводники с передней стороны машины пока­заны сплошными линиями, а с задней стороны — штриховыми. По­токи в магнитной цепи также показаны штриховыми линиями. Та­ким образом, при последовательном согласном включении ка-

тушек скорость вращения магнитного поля = 1500об/мин, при параллельном включении катушек , об/мин. Чаще всего двухскоростные двигатели вы­полняются на 1500/750 об/мин. Выполняются двигатели также с двумя статорными обмотками. Такие двигатели позволяют по­лучить четыре скорости, например, 1500/1000/750/500 об/мин..

Недостатком этого способа регулирования числа оборотов является ступенчатость изменения скоростей.

Надо иметь в виду, что при постоянном моменте нагрузки на валу двигателя при переключении обмотки статора на меньшее число полюсов (параллельное соединение катушек) с увеличением скорости увеличивается и мощность двигателя, так как

Недостатком этого способа регулирования числа оборотов является ступенчатость изменения скоростей.

Регулирование скорости двигателей переключением числа пар полюсов возможно лишь в двигателе с короткозамкнутым ротором, так как только у этого двигателя число полюсов ротора всегда со­ответствует числу полюсов статора.

Изменение направления вращения асинхронного двигателя (ре­версирование) производится переключением любых двух линейных питающих проводов, при помощи переключателя. При таком пере­ключении двух любых фаз изменится порядок чередования фаз, а следовательно, и направление вращения вращающегося магнитного поля. Ротор двигателя, следуя за вращающимся магнитным полем, также изменит направление своего вращения.