2.14. Регулирование частоты вращения ад

Частота вращения определяется формулой

,

из которой следуют три принципиально возможных метода регулирования частоты вращения:

изменением частоты f₁;

изменением числа пар полюсов;

изменением величины скольжения.

2.14.1. Частотное регулирование

Этот способ применяется для более надежных и дешевых ТАД с короткозамкнутым ротором.

Для изменения частоты используют статические преобразователи на тиристорах (инверторах). Но от частоты зависит и величина максимального момента

.

При работе двигателя с постоянным моментом нагрузки необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое к двигателю напряжение по закону U₁/f₁=const

2.14.2. Регулирование изменением числа пар полюсов

Такое регулирование дает возможность ступенчато изменять частоту вращения. Для этого используются двигатели, у которых каждая фаза обмотки статора состоит из нескольких частей. Соединяя параллельно и последовательно части в каждой фазе можно получить круговое вращающееся поле с различным количеством пар полюсов.

ТАД с переключением пар полюсов называют многоскоростным. Выпускаемые двигатели специального назначения позволяют изменять количество пар полюсов от 1 до 16.

Переключение обмотки статора со звезды на двойную звезду приводит к увеличению скорости вдвое. При этом момент, развиваемый двигателем, остается постоянным. Это можно доказать следующим образом

- мощность при соединении в звезду,

а для двойной звезды

Если предположить, что cos_cos_ и не учитывать потери в двигателе, то развиваемая им мощность при вдвое большей скорости будет в 2 раза больше мощности двигателя при низкой скорости. Если с увеличением скорости пропорционально растет мощность, то момент двигателя остается постоянным, т.к. М=9,55 . Механические характеристики двигателя при регулировании изменением числа пар полюсов имеют вид.

Регулирование изменением числа пар полюсов является не плавным, а ступенчатым. Это основной недостаток. К преимуществам следует отнести то, что данный способ обеспечивает наибольшую экономичностью из всех известных способов регулирования скорости, а механические характеристики обладают большей жесткостью.

Двигатели с переключением пар полюсов находят широкое применение там, где не требуется плавное регулирование скорости. Например, в некоторых типах металлорежущих станков в целях уменьшения количества механических передач.

2.14.3. Регулирование путем изменения скольжения

Осуществляется только у двигателей с фазным ротором путем включения добавочных сопротивлений в цепь ротора.

2.15. Реверсирование и электрическое торможение тад

Для изменения направления вращения, реверсирования асинхронного двигателя необходимо поменять местами два любых линейных провода, соединяющих трехфазную цепь со статором ТАД. Реверсирование может осуществляться по следующей схеме. При таком переключении порядок чередования фаз изменяется на противоположный, что вызывает изменение направления вращения магнитного поля, а следовательно и направление вращения ротора.

Включение неподвижного двигателя в том или другом направлениях производится включением рубильника в положение 1 или 2. При реверсировании двигателя на ходу путем переключения рубильника вначале происходит торможение отданной скорости до нулевой, а затем разгон в другом направлении. При таком реверсировании у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором возникают значительные токи. Поэтому, исходя из условий нагрева допускается число реверсирований в час не больше десяти.

Рис.2.14. Реверсирование (а) и динамическое торможение (б) ТАД

Существует три основных способа торможения ТАД:

Торможение по способу противовключения. Магнитное поле вращается в обратном направлении, и вращающий момент является тормозным – действует против направления вращения.

Генераторное торможение имеет место при переключении многоскоростного двигателя на ходу с большей скорости на меньшую. В первый момент после переключения скорость вращения ротора оказывается больше чем скорость магнитного поля, скольжение получается отрицательным и машина переходит в генераторный режим работы. Торможение происходит с превращением кинетической энергии вращающихся частей в электрическую энергию, которая за вычетом потерь в машине отдается в сеть. Возникает тормозной момент и двигатель уменьшает обороты. Для полной остановки двигателя его отключают от сети и фиксируют с помощью механического тормоза или динамического торможения.

Динамическое торможение производится переключением обмотки статора к сети постоянного тока. Обмотка статора, питаемая постоянным током, создает неподвижное магнитное поле. В результате создается момент, действующий в противоположные стороны, когда проводники обмотки ротора проходят под разноименными полосами и ротор быстро останавливается.