6.5. Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя

Частота вращения ротора асинхронного двигателя определяется из выражения:

(6.16)

где - частота вращения магнитного поля статора в минуту,

- скольжение ротора,

- частота мгновенных токов в обмотках статора в секунду,

- количество пар полюсов статора.

Исходя из выражения (6.16), регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором возможно путём изменения частоты тока , скольжения , и количества пар полюсов статора .

Регулирование частоты тока в обмотках статора двигателя может осуществляться тиристорным регулятором частоты, конструкция которого достаточно сложна. При этом происходит плавное регулирование частоты вращения магнитного поля статора.

Регулирование скольжения производится путём изменения подводимого напряжения в цепи статора с помощью трёхфазного автотрансформатора, либо симисторного регулятора, схемы которых приведены выше.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путём изменения количества пар полюсов статора , является ступенчатым. Так, если , то количество обмоток статора равно шести. На каждую фазу приходится по две обмотки. При последовательном соединении звездой двух обмоток, соединённых согласно (рис.6.21), получим четырёхполюсное магнитное поле с количеством пар полюсов , которое будут вращаться с чатотой в минуту , или в два раза меньше, чем у двухполюсного магнитного поля с количеством пар полюсов , у которого частота вращения магнитного поля статора в минуту .

Р

ис.6.21. Схема последовательного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединённых звездой, и образующих четырёхполюсное магнитное поле

На рис.6.22 изображена схема параллельного соединения статорных обмоток, подключенных встречно двойной звездой. Переключение секций фазных обмоток со звезды на двойную звезду происходит при постоянных значениях вращающегося максимального момента и пускового момента.

Рис.6.22. Схема параллельного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединённых двойной звездой, и образующих двухполюсное магнитное поле

Механические характеристики преключения фазных обмоток приведены на рис.6.23.

Рис.6.23. Механические характеристики асинхронного двигателя со ступенчатым регулированием частоты вращения

Для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором применяется способ реостатного регулирования скольжения ротора путём изменения активного сопротивления его фазных обмоток.

Лекция 12

7. Полупроводниковые приборы

7.1. Электропроводность полупроводников

Полупроводниками называются материалы, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. У металлов удельное сопротивление ρ=-Ом·м, у диэлектриков ρ=-Ом·м, у полупроводников ρ=-Ом·м. Наибольшее распространение получили полупроводниковые материалы кремний Si и германий Ge. Особенностью проводников является наличие свободных электронов – носителей электрических зарядов. В диэлектриках свободных электронов нет. В отличие от проводников полупроводники имеют не только электронную, но и дырочную электропроводности, которые зависят от температуры окружающей среды, наличия освещённости, электрического поля, примесей и других факторов. Кристаллическая решетка полупроводника имеет парноэлектронную связь атомов. На рис 7.1 приведены схематические изображения парноэлектронной связи атомов.

Рис 7.1. Схематические изображения парноэлектронной связи атомов

Кристаллическая решётка четырёхвалентного германия изображена на рис.7.2.

Рис 7.2. Кристаллическая решётка четырёхвалентного германия

Каждый атом германия образует парноэлектронную связь с четырмя соседними атомами. При отсутствиии примесей и температуре окружающей среды, близкой к абсолютному нулю, свободных электронов нет и германий не обладает электропроводностью. При повышении температуры окружающей среды появляются свободные электроны, которые под действием внешнего электрического поля перемещаются, и возникает электрический ток. Электропроводность, обусловленная перемещением свободных электронов, называется электронной электропроводностью полупроводника или n – электропроводностью. Дырки перемещаются противоположно движению электронов.

_{На рис.7.3 изображена схема образования свободного электрона, а так же перемещения электронов и заполнения дырок в кристалле германия.}

_{Рис 7.3. Схема образования свободного электрона, а так же перемещения электронов и заполнения дырок в кристалле германия}

Электропроводность, возникающая в результате перемещения дырок, называется дырочной электропроводностью или p – электропроводностью. Рассмотренные n и p – электропроводности, носят названия собственных электропроводностей.

Вводя в кристалл полупроводника примеси других элементов, можно получить примесные электропроводности либо n, либо p – электропроводности. Пятивалентные элементы: мышьяк, сурьма, фосфор образуют свободные электроны. Трёхвалентные элементы: индий, галлий, алюминий способствуют появлению свободных дырок. На рисунках 7.4 и 7.5 изображены схемы связи различных примесей с германием.

Рис.7.4. Схема замещения в кристаллической решётке атома германия пятивалентным атомом фосфора

Замещение в кристаллической решётке атома германия Ge пятивалентным атомом фосфора P, способствует образованию свободного электрона, что соответствует электронной n – электропроводности. Такая электропроводность называется донорской. Атом фосфора, потеряв электрон, становится неподвижным положительным ионом.

Рис.7.5. Схема замещения в кристаллической решетке атома германия атомом трёхвалентного индия

Замещение в кристаллической решетке атома германия Ge атомом трехвалентного индия In, образует ковалентную связь с тремя атомами германия. Такая связь образует дырочную p – электропроводность и называется акцепторной. Атом индия превращается в неподвижный отрицательный ион.