2.12.2. Изменение числа пар полюсов

Эти двигатели (многоскоростные) имеют более сложную обмотку статора, позволяющую изменять ее число пар полюсов, и короткозамкнутый ротор. При работе асинхронного двигателя необходимо, чтобы обмотки ротора и статора имели одинаковое число пар полюсов. Только короткозамкнутый ротор способен автоматически приобретать то же число пар полюсов, что и поле статора. Многоскоростные двигатели нашли широкое применение в приводе металлорежущих станков. Нашли применение двух, трех и четырех скоростные двигатели.

2.12.3. Изменение частоты источника питания

В качестве таких источников питания в настоящее время начали находить применение преобразователи частоты (ПЧ), выполняемые на мощных полупроводниковых приборах – тиристорах. Из уравнения трансформаторной ЭДС E=4,44w₁k₁fΦ следует, что для сохранения неизменным магнитного потока, т.е. для сохранения перегрузочной способности двигателя, необходимо вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения. При выполнении соотношения U1/f1=U'1/f'1, критический момент не изменяется и получается семейство механически характеристик, представленное на рис. 2.24.

Рис. 2.24. Механические характеристики при частотном регулировании

Достоинства этого способа: плавное регулирование, возможность повышать и понижать частоту вращения, сохранение жесткости механических характеристик, экономичность. Основной недостаток – требуется преобразователь частоты, т.е. дополнительные капитальные вложения.

4. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют  собой зависимости скольжения S, числа оборотов ротора n2, раз­виваемого момента М, потребляемого тока I1, расходуемой мощности Р1, коэффициента мощности соsφ и к.п д. η от полезной мощности Р2 на валу машины. Эти характеристики (рис. 115) снимаются при естественных условиях работы двигателя, т. е. двигатель нерегулируемый, частота  f1 и напряжение U1 се­ти остаются постоянными, а изменяется только нагрузка на валу двигателя.

А) скоростная характеристика – это зависимость частоты вращения ротора n₂ от полезной мощности на валу P₂

Так как при увеличении нагрузки на валу скольжение возрастает, то число оборотов будет уменьшаться. Однако изменение скорости вращения при увеличении нагрузки от 0 до номинальной - незначительно и не превышает 5% (за счет скольжения). Поэтому скоростная характеристика является жесткой – она имеет малый угол наклона к горизонтальной оси. Зависимость n₂ от P₂ может быть получена из s от Р₂:

n₂=n₀(1-s)

противоположна скоростной – зависимость S от P₂

При увеличении нагрузки на валу двигателя, скольжение возрастает, при этом при больших нагрузках скольжение увеличивается быстрее, чем при малых.

Б) Зависимость момента от P₂

Развиваемый момент М уравновешен, тормозным моментом на валу М₂ и моментом идущим на преодоление механических потерь M₀.

М=М₂+ М₀

М₂=Р₂/w₂

w₂=2*π*n₂/60

M=60P₂/2πn₂+ М₀

При увеличении нагрузки на валу этот момент также увеличивается, причем за счет уменьшения скорости n₂ момент начинает расти быстрее.

В) Зависимость силы тока I₁ от нагрузки на валу (полезной мощности) P₂

Сила тока I₁, потребляемая двигателем из сети неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холостом ходе cos ψ мал и ток имеет большую реактивную составляющую и очень малую активную составляющую. При малых нагрузках на валу двигателя, активная составляющая тока статора меньше реактивной, а поэтому изменение нагрузки, то есть изменение активной составляющей тока статора вызывает незначительные изменения силы тока I₁, определяющихся в основном реактивными составляющими.

При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение силы тока I₁

Г) Зависимость потребляемой мощности от полезной P₁=f (P₂)

P₁= P_мех +P_магн+P_нагрев +P₂

Рис.26.10.6

P=Mw

Графическая зависимость потребляемой двигателем мощности Р₁ изображается почти прямой линией, незначительно отклоняющейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь ротора и статора с увеличением нагрузки

Д) Зависимость КПД от P₂:

КПД=P₂/P₁

P₁-P₂=ΔP

КПД= (P₁- ΔP)/P₁*100%

При холостом ходе КПД=0. С увеличением нагрузки на валу, КПД резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшее значение КПД достигает при такой нагрузке, когда потери на нагрев и механические потери мощности в обмотках ротора и статора минимальны, зависящем от нагрузки.

Д) Зависимость коэффициента мощности соsφ от P₂

Изменение коэффициента мощности при изменении нагрузки происходит следующим образом: при холостом ходе cosψ мал, так как активная составляющая тока статора обусловлена потерями мощности в машине мала по сравнению с реактивной составляющей этого тока, создающего магнитный поток. При увеличении нагрузки на валу cosψ возрастает, достигая максимального значения порядка 0,8-0,9 в результате увеличения активной составляющей тока статора. При очень больших нагрузках происходит некоторое уменьшение cosψ так как вследствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе, возрастает реактивное сопротивление в обмотке ротора.

Недостатками Асинхорнного двигателя являются:

• Большой пусковой ток

• Строгая зависимость от нагрузки

• Сильная зависимость от напряжения питания