3.2. Исследование трехфазного двухскоростного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

3.2.1. Цель работы

Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о ступенчатом регулировании частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

3.2.2. Программа работы

3.2.2.1. Ознакомиться с полюсопереключаемой обмоткой статора двухскоростного асинхронного двигателя.

3.2.2.2. Ознакомиться с лабораторной установкой для испытания двухскоростного асинхронного двигателя.

3.2.2.3. Провести опыты холостого хода и короткого замыкания для двигателя с переключением обмотки из схемы треугольник (Δ) (2р=4) в схему двойная звезда (ΥΥ) (2р=2).

3.2.2.4. По результатам опытов построить круговые диаграммы для двигателей с числом полюсов 2р=4 (схема соединения – треугольник) и 2р=2 (схема соединения обмоток статора – двойная звезда).

3.2.2.5. По круговым диаграммам построить пусковые характеристики двигателя с переключением числа полюсов в отношении 2:1 при постоянной механической мощности.

3.2.2.6. Провести сравнение пусковых свойств и перегрузочной способности двигателя при переключении его обмотки статора из схемы треугольник на схему двойная звезда.

3.2.2.7. Провести сравнение энергетических показателей номинальных режимов двигателя при переключении его обмотки статора из схемы треугольник на схему двойная звезда.

3.2.3. Общие замечания

Способы регулирования частоты вращения роторов асинхронных двигателей подразделяют на:

• регулирование частоты вращения магнитного поля , осуществляемое регулированием первичной частоты или изменением числа пар полюсов обмотки статора p;

• регулирование скольжения s двигателя, при , поскольку частота вращения ротора асинхронного двигателя .

В первом случае КПД двигателя остается высоким, а во втором случае КПД снижается тем больше, чем больше скольжение, так как при этом растут электрические потери в обмотках статора и ротора.

На практике наибольшее распространение получили многоскоростные и особенно двухскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутыми роторами, так как в этих двигателях наиболее просто реализуется ступенчатое регулирование частоты вращения.

Изменение числа пар полюсов может быть достигнуто двумя способами:

• в пазы сердечника статора укладываются несколько обмоток, каждая из которых имеет требуемое число полюсов;

• в пазы сердечника статора укладывается одна обмотка, допускающая её переключение на разное число полюсов.

Во втором случае обмотка называется полюсопереключаемой, и с практической точки зрения выполнение двигателей с такими обмотками является наиболее целесообразным.

Обычно двухскоростные двигатели выполняются с полюсопереключаемой обмоткой с отношением чисел полюсов 2:1. Каждая фаза такой обмотки состоит из двух частей с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части. Когда в обеих частях фаз обмотки текут токи одинакового направления, обмотка создает магнитное поле с большим числом полюсов, а при изменении направления тока в одной части обмотки на обратное направление число полюсов уменьшается вдвое. Переключение производится во всех фазах одновременно, и переключаемые части могут соединяться последовательно, либо параллельно, при этом для сохранения направления вращения необходимо сменить чередование двух фаз обмотки.

С помощью полюсопереключаемых обмоток можно ступенчато регулировать частоту вращения асинхронных двигателей. Регулирование частоты вращения осуществляется либо с постоянным моментом ( ), в случае схемы переключения обмотки , либо с постоянной мощностью ( ) при схеме .

На рис.3.2.1а показана электрическая схема трехфазной обмотки соединенной в треугольник. Фаза обмотки состоит из двух катушек (рис. 3.2.1б). Нетрудно видеть, что при подключении источника тока к выводам обмотки Н и К, система активных сторон 1,2,3,4 катушек фазы образует магнитный поток с числом полюсов 2р=4 (рис.3.2.1в).

Если от середин фаз обмотки выполнить отводы (точки а; рис. 3.2.1б) и произвести соединение фаз и их питание по схеме  (рис. 3.2.2а), то получим число полюсов 2р=2. В этом нетрудно убедиться, проанализировав картину поля фазы обмотки по рис. 3.2.2в.

Исследованию подвергается двухскоростной двигатель со схемой соединения обмотки статора  (рис.3.2.3). На передней панели лабораторной установки расположен переключатель «-», управляющий контактором КМ2, с помощью которого производится переключение обмотки статора испытуемого двигателя со схемы двойная звезда на схему треугольник. Напряжение с частотой 50 Гц подводится к двигателю от сети переменного тока с помощью пускателя КМ1. Засветившаяся зелёная лампочка над кнопкой «Пуск» сигнализирует о подаче напряжения на двигатель.

При проведении опытов короткого замыкания ротор двигателя должен быть заторможен. Это осуществляется тормозным устройством, управляемым кнопкой «КЗ», расположенной на панели. Тормозное устройство представляет шлифованный шкив на выходном конце вала двигателя, охватываемый тормозными колодками, которые прижимаются к нему при торможении с помощью тягового электромагнита.