14.Регулирование частоты вращения ад с кз ротором.

Вращающий момент возрастает в соот­ветствии с характеристи­койM=f(s). При крити­ческом скольженииSкpмомент достигает макси­мального значения Ммах. С дальнейшим нараста­нием частоты вращения (уменьшением скольже­ния) момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значе­ния, равного сумме про­тиводействующих момен­тов, приложенных к рото­ру двигателя: момента х. х. Мо и полезного нагрузочного моментаM2. При достижении электромагнитным моментом максимального значения наступает предел устойчивой работы асинхронного двигателя.Следовательно, для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы сумма нагрузочных моментов, дей­ствующих на ротор, была меньше максимального момента: Мст = Мо + М2 < Ммах. Но чтобы работа асинхронного двига­теля была надежной и чтобы случайные кратковременные пере­грузки не вызывали остановок двигателя, необходимо, чтобы он обладал перегрузочной способностью. Перегру­зочная способность двигателя определяется отношением макси­мального момента Ммах к номинальномуMном. Для асинхронных двигателей общего назначения перегрузочная способность со­ставляет Ммах/Мном = 1,7 — 2,5.

Частота вращения ротора асинхронного двигателя

Из этого выражения следует, что частоту вращения ротора асинхронного двигателя можно регулировать изменением какой-либо из трех величин: скольжения s, частоты тока в обмотке статораf₁или числа полюсов в обмотке статора 2р.Регулированиечастоты вращения изменением скольжения s возможно следующими способами: изменением подводимого к обмотке статора напряжения, нарушением симметрии этого напряжения.

Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения.Вращающий момент АД пропорционален ,поэтому механические характеристики двигателя при напряжениях меньших номинального располагаются ниже естественной. Если статический моментМ_СТостается постоянным, то при снижении напряжения на обмотке статора скольжение АД увеличивается, частота вращения ротора уменьшается. Регулирование скольжения этим способом возможно в пределах 0 <s < s_КР. Диапазон регулирования частоты вращения получается небольшим, что объясняется узкой зоной устойчивой работы двигателя. Диапазон ограничен недопустимостью значительного превышения номинального напряжения и значением критического скольжения. С превышением номинального напряжения возникает опасность чрезмерного нагрева АД, вызванного резким увеличением электрических и магнитных потерь. Двигатель с более значительным критическим скольжением имеет большее значение электрических потерь, а значит и меньший КПД. С уменьшением напряженияU₁двигатель утрачивает перегрузочную способность и при нагрузках близких к номинальной происходит увеличение суммарных потерь и нагрева АД. Узкий диапазон регулирования и неэкономичность – недостатки. Регулирование частоты вращения нарушением симметрии подводимого напряжения.При нарушении симметрии трехфазной системы переменного напряжения, подводимой к АД, вращающееся магнитное поле статора становится эллиптическим. Такое поле содержит обратную составляющую (встречное поле), которая создает момент М_обр, направленный встречно вращающему моменту М_пр, поэтому результирующий электромагнитный момент АД уменьшается:. Механические характеристики двигателя в этом случае располагаются в интервале между характеристикой при симметричном напряжении (1) и характеристикой при однофазном питании (2) - пределом несимметрии 3-х фазногоU. Регулировка несимметрии подводимого напряжения обеспечивается включением в одну из фаз однофазного регулировочного автотрансформатораAT.

Недостатками этого способа регулирования являются узкий диапазон регулирования и уменьшение КПД двигателя при увеличении несимметрии напряжения.

Регулирование частоты вращения изменением частоты тока в обмотке статора. Это способ регулирования основан на изменении синхронной частоты вращения ,что возможно при наличии источника питания АД с регулируемой частотой -преобразователя частоты (ПЧ). Частотное регулирование позволяет плавно изменять частоту вращения ротора в широком диапазоне. Чтобы регулировать частоту вращения, достаточно изменить частоту токаf₁, но при этом будет изменяться и максимальный электромагнитный момент АД.Поэтому для сохранения неизменными перегрузочной способности, коэффициента мощности и КПД двигателя на требуемом уровне необходимо одновременно с изменением частотыf₁изменять и величину подводимого к обмотке статора напряженияU₁. Если частота вращения ротора АД регулируется при постоянном моменте нагрузки,то подводимое к обмотке статора напряжение необходимо изменять пропорционально изменению частоты тока: . При осуществлении этого закона регулирования основной магнитный поток АД при различных значениях частотыf₁, остается неизменным, а мощность двигателя увеличивается пропорционально нарастанию частоты вращения.Еслирегулирование производится при условии постоянства мощности двигателя ,то подводимое напряжение к обмотке статора следует изменять в соответствии с законом

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов обмотки статора.Этот способ регулирования частоты вращения обеспечивает ступенчатую регулировку. Изменять число полюсов обмотки статора можно либо укладкой в пазах статора двух обмоток с разным числом полюсов, либо укладкой одной обмотки, конструкция которой позволяет путем переключения катушечных групп получать различное число полюсов. Второй способ получил наибольшее применение. АД с полюсно-переключаемыми обмотками могут работать в двух режимах: режим постоянного момента, когда при переключении обмотки статора с одной полюсности на другую вращающий момент на валу двигателяМ₂остается неизменным, а мощность Р₂ изменяется пропорционально частоте вращения ротора. Режим постоянной мощности, когда при переключении обмотки статора с одной полюсности на другую мощность Р₂остается примерно одинаковой, а момент на валуМ₂изменяется соответственно изменению частоты вращения ротора.