11.10. Регулювання частоти обертання асинхронних двигунів

Підставивши у вираз (11.3) значення синхронної частоти обертання з (11.1) і ковзання з (11.20), отримаємо формулу

(11.29)

з якої випливає три принципово можливих способи регулювання : зміною частоти напруги живлення, кількості пар полюсівр і електричних втрат у колі ротора (ввімкненням резистора в коло ротора).

Частотне регулювання вимагає застосування спеціальних джерел живлення зі змішаною частотою. Швидкий розвиток напівпровідникової техніки робить цей спосіб регулювання більше і більше поширеним. Особливо важливе значення таке регулювання має для тягового електроприводу, бо плавне безступінчате регулювання частотидає можливість так само плавно змінювати частоту обертання двигуна, а значить, і швидкість руху екіпажу.

Однак частотне регулювання зводиться не тільки до зміни частоти ; одночасно вимагається і зміна значення напруги живлення. Закони її зміни можуть бути різними в залежності від властивостей, котрі хочуть надати двигуну, а причини необхідності регулювання пояснюються далі.

Індуктивний опір короткого замикання і формула (11.28) набере вигляду

(11.30)

Де - стала.

З (11.30) випливає, що при зміні одночасно з частотою обертання змінюється величина, тобто коефіцієнт перевантажувальної здатності. Наприклад, при підвищенні швидкості руху електровозу у 1,41 рази у стільки ж збільшується і частота; тоді при незмінному значенні максимальний момент зменшується у (1,41)²=2 рази, що може виявитися неприпустимим по умовах стійкої роботи двигуна.

Зміна частоти при незмінному значенні призводить до змін в оберненій пропорційності магнітного потокуФ, що видно з формули (10.2), оскільки. Це є неприпустимим, бо при збільшенні потоку викличе сильне насичення магнітного кола і ріст намагнічування індуктивного струму, а зменшенняФ призведе до недовикористання машини, зниження як вже було сказано, її перевантажувальної здатності.

Основний закон регулювання частоти виражений М. П. Костенко такою формулою:

(11.31)

де ,і- поточні значення напруги, частоти і обертального моменту.

Наприклад, якщо при частотному регулюванні необхідно мати, то вираз (11.31) дістає, вигляд, тобто при зміні частоти треба пропорційно змінювати і напругу.

Формула (11.31) дозволяє визначити взаємозалежність і при будь-яких умовах, що вимагаються.

Регулювання зміною кількості пар полюсів застосовується у двигунах з короткозамкненим ротором, бо при цьому достатньо обійтися тільки перемиканням обмотки статора. Якщо на статорі укласти обмотку, що допускає перемикання кількості пар полюсів у відношенні 1:2, то отримаємо двошвидкісну машину.

Іноді на статорі вкладають дві обмотки, котрі перемикаються. Тоді отримуємо чотиришвидкісну машину. Наприклад, двигун з двома обмотками, котрі перемикаються на р=2і4,р=3 і 6 приГц має синхронну частоту обертання 1500/1000/750/500 об/хв.

Багатошвидкісні двигуни більші за розмірами, масою і вартістю у порівнянні з двигунами нормального виконання; регулювання частоти їх обертання обмежене, як правило, чотирма ступенями.

Регулювання ввімкненням резистора в коло ротора можливе тільки в двигунах з фазним ротором. При збільшенні опору резистора збільшуються втратир_м2 і, згідно (11.29), частота обертанняп знижується. При заданому статичному моментіМ_ст відбувається перехід з характеристики і на характеристику2,З тощо із збільшенням ковзання (див. рис. 11.8).

Цей спосіб дозволяє змінювати частоту обертання у широких межах, але він пов'язаний з великими втратами енергії у регулювальному резисторі.