Регулирование частоты вращения ротора

Способами частоты вращения ротора являются:

1. переключение числа полюсов обмотки статора;

2. регулирование частоты питающего напряжения.

Помимо этого существуют еще два, гораздо менее применимых, способа регулировки оборотов:

3. регулирование величины питающего напряжения;

4. регулирование сопротивления обмотки ротора (R2').

Переключение числа полюсов обмотки статора:

- на статор укладывается одна обмотка, разделенная на отдельные части, имеющие отдельные выводные клеммы;

- на статоре выполняются две независимые обмотки;

- на статоре выполняются две обмотки, причем каждая с переключением пары полюсов.

Переключение частей обмотки осуществляется посредством изменения направления тока в отдельных половинках каждой фазы.

Следует иметь в виду, что при изменении частоты вращения n, изменяются также и момент М, развиваемый на валу двигателя, а также ЭДС обмотки статора.

Как известно,

При этом основной магнитный поток:

где D –диаметр расточки статора

l – длина пакета статора

- полюсное деление

Следовательно

где p1- минимальное число полюсов

p2 – удвоенное число пар полюсов

Регулирование n, посредством изменения частоты питающей сети, осуществляется посредством использования преобразователя частоты, включаемого между тремя фазами питающей сети и тремя фазами обмотки статора.

Основным условием такого регулирования, как правило, является обеспечение постоянства момента на валу двигателя. Так как момент пропорционален квадрату частоты, то

U1'/U1=(f1'/f1)2

Т.е. при таком регулировании частоты вращения n, подводимой к статору асинхронного двигателя, напряжение должно изменяться пропорционально квадрату частоты f.

Способ регулирования оборотов n, посредством изменения питающего напряжения, применяется редко (только в специальных электрических приводах), в виду его малой эффективности (при изменении U1 на 10%, величина n изменяется на 1%).

Способ регулирования n, посредством изменения R2', возможно только в асинхронном двигателе с фазным ротором, и по своей эффективности соизмеримо с предыдущим, и применяется редко.

Серии асинхронного двигателя

АД относятся к высоко унифицированным электрическим машинам. В международной системе интер-электро АД классифицируются в единые серии.

В серии 4А классифицируются Адкз в диапазоне мощностей от 50 Вт до 500 кВт, с n=500-3000 об/мин.

Обозначение типа двигателя расшифровывается так:

4А*355М2У3

4-порядковый номер серии

А- тип АД

*-если ничего нет, то это закрытого исполнения, если Н, то защищенное исполнение

М- установочные размеры по длине корпуса

2-число полюсов обмоток статора

У- климатическое исполнение (умеренный)

3-категория размещения (высота над уровнем моря)

В серии ГОСТы:

-шкала мощности

-тип изоляции

-тип выводного устройства

Кроме того в каждом типе существуют специальные исполнения АД: малошумные, безыскровые, с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, встраиваемые, фланцевые, с фазным ротором, мало скоростные.

Однофазные АД.

В тех случаях когда нет возможностей обеспечивать питание АД от силовой трехфазной сети используется схема питания от так называемой бытовой однофазной сети(фаза-0). По своим технико-экономическим характеристикам ( M, P2, ) однофазный АД

Уступают своим трехфазным аналогам.

Они используются главным образом в широкой номенклатуре бытовых электроприборов, а также в маломощных промышленных электроприводах до 10 кВТ.

По устройству ротора однофазного АД не отличаются от трехфазного с короткозамкнутым ротором. Обмотка статора однофазного АД располагается в пазах магнитопровода статора и

выполняется однофазной. Кроме основной на статоре есть вспомогательно - пусковая обмотка. Она чаще всего подключена к сети на время пуска.

Ток рабочей обмотки питаемой от однофазной сети создает пульсирующее МП. Оно может быть разложено на два вращающихся в противоположные стороны, с одинаковой скоростью поля. Которые изменяют амплитуды равные половине амплитуды пульсирующего поля. (рис.а).

Такой АД эквивалентен трехфазному АД с двумя последовательно соединенными одинаковыми обмотками, создающими одинаковые Ф/2 и вращающиеся в противоположные стороны поля. (рис.б). В реальном однофазном двигателе при неподвижном роторе поля двух обмоток статора индуцируют в обмотках ротора токи, создающие равные и взаимно противоположные моменты .Т.О. ротор однофазного АД не может начать вращаться даже при отсутствии нагрузочного момента на валу.

Если привести ротор во вращение со скоростью n, то в роторной обмотке поле статора будет индуцирован ток с частотой

По отношению к полю обмотки А, поле обмотки В будет обратно вращательным и будет иметь скорость равную сумме скоростей поля и ротора. Его частота будет равна:

где (2-S) скольжение ротора относительно обратно вращательного поля.

Результирующий момент :

М= Ма+Мв

Из рисунка видно , что неподвижном положении ротора, т.е. S=1,

Результирующий момент М=0. ротор однофазный АД при наличии на статоре только основной обмотки не может придти во вращение из неподвижного положения . В этот момент условия его работы при вращении ротора в любую сторону одинаковы. Поэтому в статоре располагается пусковая обмотка. В однофазном АД рабочая обмотка занимает 2/3 полюсного деления , остальные 1/3 пазов статора – пусковая обмотка . При этом ось пусковой обмотки получается сдвинутой относительно рабочей оси на 90.

Такую систему можно получить из соединений в 4трехфазной обмотки если отсоединить одну фазу и использовать ее в качестве пусковой. При этом и рабочая и пусковая обмотка подключена к одной и той же однофазной сети. Для сдвига тока пусковой обмотки во времени относительно рабочей в первую необходимо включить дополнительное сопротивление: активное, индуктивное или емкостное. При этом наилучший сдвиг токов по фазе на 90 при использовании емкостного сопротивления.(конденсатора)