7.3. Расчеты и построения
1) Рассчитать электромагнитный момент нагрузочной машины постоянного тока МНМ по выражению (2.5).
2) Определить момент асинхронной машины, приняв момент потерь на каждой характеристике, не зависящим от скорости вращения ротора, и равным моменту потерь при идеальном холостом ходе: Мпот ≈ Мх.пот (см. рис. 4.1).
3) Рассчитать электромагнитный момент асинхронного двигателя как сумму моментов нагрузочной машины и момента потерь:
МАД = МНМ + Мпот. (7.2)
4) Построить механические характеристики АД для различных частот питающего напряжения n = f (М).
7.4. Контрольные вопросы
1) Как изменится максимальный момент АД при уменьшении значения питающего напряжения?
2) Какой метод регулирования частоты вращения АД наиболее предпочтителен с точки зрения эффективности?
3) К чему приведет понижение частоты питающего напряжения f1 при одновременном обеспечении постоянства подводимого напряжения U1 к АД?
4) Как будет изменяться максимальный момент АД при снижении частоты питающего напряжения и выполнения условия U1/f1 = const?
5) Какие законы регулирования напряжения и частоты применяют в современных преобразователях частоты?
8. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением формы его механической характеристики
Ц е л ь р а б о т ы: изучить особенности регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.
8.1. Краткие теоретические сведения
Асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором является наиболее простым, дешевым и надежным типом электродвигателя. Поэтому особый интерес представляет изучение возможностей использования АД для регулируемого электропривода.
Ротор асинхронной машины, работающей в двигательном режиме, вращается с частотой n2 вслед за магнитным полем, вращающимся с частотой
n1 = 60f1 / p. (8.1)
Следовательно, скорость вращения ротора также как и скорость вращения магнитного поля можно регулировать за счет изменения частоты питающего напряжения f1 (частотное регулирование) и числа пар полюсов p. Кроме того, скорость вращения ротора АД при заданной нагрузке зависит от формы механической характеристики.
Частотное регулирование скорости вращения ротора АД подробно рассмотрено в лабораторной работе №7.
Регулирование изменением числа пар полюсов АД применяется исключительно для двигателей с короткозамкнутым ротором, у которых число пар полюсов необходимо переключать только в обмотке статора. Такой способ регулирования осуществляется либо за счет увеличения пазов сердечника статора и укладки в них нескольких обмоток с различным числом пар полюсов, либо за счет секционирования обмотки статора и переключения ее витков в различное число катушечных групп. Первый способ ухудшает энергетические показатели машины, за счет ухудшения проводимости магнитного потока в зубцовой зоне сердечника статора. Второй способ значительно усложняет коммутационную аппаратуру, служащую для соответствующих переключений. Данный способ регулирования в экспериментальной части лабораторной работы не выполняется.
Регулирование скорости вращения АД путем изменения формы его механической характеристики. Как известно из теории электрических машин, форма механической характеристики АД зависит от следующих параметров: 1) действующего значения напряжения питающей сети, подводимого к обмотке статора (рис. 8.1, а), 2) степени несимметричности трехфазного напряжения питающей сети (рис. 8.1, б), 3) сопротивления в цепи обмотки ротора (рис. 8.1, в). Следовательно, регулирование данных параметров позволяет осуществлять регулирование скорости вращения ротора АД. Недостаток первых двух способов – узкий диапазон регулирования под нагрузкой вследствие снижения перегрузочной способности. Недостаток третьего способа – дополнительные потери в добавочных реостатах, подключаемых последовательно к обмотке ротора.
а б в
Рис. 8.1. Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании скорости за счет изменения: а – действующего значения напряжения сети; б – степени несимметричности трехфазного напряжения; в – сопротивления в цепи обмотки ротора