2.7.2. Частотное регулирование

Формула максимального момента АД имеет вид

.

Если учесть , и принятьс₁=1, r₁=0, то

.

Если учесть, что и, то

, где (2.16)

Таким образом, с изменением питающей частоты изменяется М_m, что вызывает изменение перегрузочной способности.

Для обеспечения устойчивой работы АД при частотном регулировании, следует перегрузочную способность, то есть краткость максимального момента оставлять постоянной, т. е.

. (2.17)

Здесь индексы «1» и «2» относятся к разным частотам и.

Согласно (2.15) имеем

,

откуда , (2.18)

здесь М_н1 и М_н2 – нагрузочные моменты при разных частотах.

Выражение (2.18) – закон частотного регулирования в общем случае.

Если регулирование осуществляется при постоянном нагрузочном моменте, то

или .

В этом случае напряжение питания изменяется пропорционально изменению питающей частоты.

Регулирование осуществляется при постоянной мощности . Так как,, то.

После подставки отношения моментов в выражение (2.18) получим

.

2.7.3. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

переключением числа пар полюсов.

Так как , топереключением числа пар полюсов р можно изменить ступенчато. При этом частота вращения роторабудет изменяться также ступенчато. Изменение числа пар полюсов осуществляется:

1) размещением в пазах статора нескольких обмоток,

2) размещением в пазах статора обмотки специального типа с переключением числа пар полюсов р.

Первый способ менее выгоден по условиям размещения обмоток. АД с переключением числа р называют многоскоростными. В двухскоростных АД изменение числа пар полюсов производится в отношении , где – удвоенное число пар полюсов; – одинарное число пар полюсов. При переходе от большего числак меньшему, относительный шаг обмотки изменяется от 1 до 0,5. Изменениер осуществляется благодаря тому, что каждая фаза обмотки выполняется из двух полуфаз (рис. 2.34). При изменении р в одной из полуфаз направление тока меняется на противоположное. Следовательно, изменение р можно достичь изменением направления тока в одной из полуфаз.

В трехфазной обмотке при переключении р изменяется и схема соединения фазных обмоток. Наиболее употребительна схема переключения

(рис. 2.35). На рис. 2.35,а изображена схема обмотки статора, которая в процессе переключения напереключается с У на УУ, переключение с Д на УУ изображено (см. рис. 2.35,б).

Допустим, что переключение осуществляется при и наибольшем допустимом фазном токе. Если пренебречь изменением условий охлаждения при изменении частоты вращения и считая ток, а также одинаковыми КПД и , то выражения для полезных мощностей при одинарном и удвоенном числе пар полюсов для схемы, изображенной на рис.2.35,а соответственно будут:

и ,

следовательно,

, но , то.

Таким образом, рассматриваемая схема рис. 2.35,а обеспечивает регулирование при постоянном моменте (рис. 2.36,а).

Аналогично для схемы (рис. 2.35,б

,

,

.

В данном случае обеспечивается регулирование при постоянной мощности (рис. 2.35,б).

2.7.4. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

изменением величины первичного напряжения

.

Изменение подводимого напряжения вызывает существенное изменение момента АД. При различных величинах первичного напряжения характеристики M=f(s) имеют различный вид (рис. 2.37).

Как следует (см. рис.2.37), с уменьшением напряжения двигатель переходит с одной механической характеристики на другую. При этом он работает последовательно в точках 1; 2; 3, которым соответствуют скольжения . Предполагается. Таким образом,c уменьшением U₁ скольжение АД растет, а частота вращения уменьшается .

Предел изменения скольжения в данном случае ограничивается его критическим значением . С целью расширения этого предела применяют АД с повышенным скольжением. Известно, что с увеличением активного сопротивление ротора максимальный моментсмещается в сторону больших скольжений иувеличивается. При этом пределы изменения скольжения прии пределы изменения частоты вращения увеличиваются.

Так как рассматриваемый способ регулирования связан с увеличением скольжения при уменьшении напряжения питания, то он является не экономичным, так как связан с большими потерями в обмотке ротора, в которой выделяются потери скольжения:. Поэтому этот способ применяется редко и лишь для АД малой мощности.

Изменение частоты вращения АД можно осуществлять с помощью регулируемого АТ или регулируемых сопротивлений, включенных в цепь статора.

Для малых двигателей часто используются изменения подводимого напряжения с помощью реакторов насыщения, управляемых за счет изменения степени подмагничивания постоянным током (рис.2.38). В данном случае при изменении степени подмагничивания изменяется степень насыщения реактора, что сопровождается изменением его индуктивного сопротивления, а следовательно, и частоты вращения АД.