3.2.12. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя

Преобразуем выражение для скольжения:

где р – число пар полюсов;

Согласно полученному выражению существуют следующие способы регулирования скорости n₂:

• регулирование скорости за счет изменения числа пар полюсов;

• изменением частоты тока;

• введением в ротор добавочных сопротивлений.

Р

Рис. 3.26. Механические характеристики двигателя при регулировании скорости за счет изменения числа пар

полюсов р

егулирование скорости за счет изменения числа пар полюсов(рис. 3.26). Число пар полюсовгдеk – количество катушек в статоре.

Обмотки в статоре делятся на полуобмотки, которые включаются либо последовательно, либо параллельно. За счет этого изменяется число пар полюсов и, следовательно, скорость вращения магнитного поля и скорость ротора: .

Недостатки этого метода:

• усложняется конструкция двигателя;

• возможно только ступенчатое регулирование в сторону уменьшения скорости от 3000 об/мин.

Регулирование скорости за счет изменения частоты питающего напряжения (рис. 3.27). Изменение частоты питающего напряжения приводит к изменению скорости вращения магнитного поля n₀, а следовательно, и скорости ротора:

.

Метод позволяет плавно регулировать частоту вращения ротора в широких пределах.

Недостаток метода – необходимость применения дорогостоящего частотного преобразователя.

а

б

Рис. 3.27. Структурная схема (а) и механические характеристики АД (б)

при регулировании скорости изменением частоты сети (ЧП – частотный преобразователь)

Регулирование скорости за счет введения в цепь ротора добавочных сопротивлений (рис. 3.28). В цепь фазного ротора вводятся добавочные сопротивления R_Д (как при пуске).

.

Метод позволяет плавно регулировать скорость в сторону ее уменьшения.

Недостаток метода – большие потери энергии в добавочных активных сопротивлениях.

Рис. 3.28. Механические характеристики двигателя при регулировании скорости введением в цепь ротора R_Д

Вывод: плавное регулирование скорости в широких пределах в асинхронных двигателях затруднительно, что является основным недостатком асинхронных двигателей.

3.2.13. Тормозные режимы работы ад

Тахограмма работы электропривода представлена на рис. 3.29, где I – разгон; II – время технологической операции; III – торможение.

Рис. 3.29. Тахограмма работы электропривода

Чем меньше время разгона и торможения, тем выше производительность труда.

В тормозных режимах момент, развиваемый двигателем, направлен против вращения, т.е. скорость и момент должны иметь на графиках разные знаки.

На рис. 3.30 представлены механические характеристики АД при работе в двигательном режиме (квадрант I) и в тормозных режимах (квадранты II и IV).

Рис. 3.30. Тормозные режимы работы:

1 – естественная характеристика;

2 – реостатная характеристика

1. Генераторное торможение (квадрант II). За счет внешних сил достигается и возникает тормозной момент.

2. Торможение противовключением (квадрант IV). Направления вращения магнитного поля и ротора противоположны. Может создаваться введением в цепь ротора добавочного сопротивления (например, при спуске груза краном) или изменением направления вращения магнитного поля. В этом случае двигатель развивает тормозной момент.

Существует также режим динамического торможения. При этом двигатель отключают от сети переменного тока и подключают под постоянное напряжение. Постоянный ток создает неподвижное магнитное поле. По закону электромагнитной индукции в роторе возникают ЭДС и ток, а также согласно принципу Ленца – сила, тормозящая движение ротора.