Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части - статора, на котором расположены три обмотки (фазы), сдвинутые одна относительно другой на угол 120°, и вращающейся части - роторас соответствующей обмоткой. Фазы статора размещены равномерно по окружности статора; они соединяются в звезду или в треугольник и подключаются к сети трехфазного тока. Обмотка ротора в такой машине выполняется трехфазной или многофазной и размещается равномерно вдоль окружности ротора. Фазы ее в простейшем случае замыкаются накоротко.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора, индуктирует в них э. д. с. Под действием э. д. с. по проводникам ротора будет проходить электрический ток. В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникают электромагнитные силы, действующие на провода обмотки ротора.Суммарное действие всех этих сил создает вращающий момент М, который приводит ротор во вращение в направлении магнитного поля. Величина э. д. с., индуктированной в проводниках обмотки ротора, зависит от частоты их пересечения вра­щающимся полем, т. е. от разности частот вращения магнитного поля n₁ и ротора n₂. Чем больше разность n₁-n₂, тем больше величина э. д. с. Следовательно, необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения n₁ и n₂. По этой причине машина называется асинхронной (ротор ее вращается не синхронно с полем). Иногда ее называют также индукционной, ввиду того что ток в роторе возникает индуктивным путем, а не подается от какого-либо внешнего источника.

Современные асинхронные двигатели не имеют простых и дешёвых устройств для плавного регулирования скорости вращения ротора. Этот существенный недостаток асинхронных двигателей ограничивает их область применения и позволяет двигателям постоянного тока во многих успешно конкурировать с асинхронными двигателями.

Способы регулирования скорости вращения ротора вытекают из формулы:

n₂=(1-S) n₁=(1­S) 60 f / p

Следовательно, ее можно регулировать, изменяя частоту f питающего напряжения, число пар полюсов ри величину скольжения s. Последнее при заданных значениях момента на валу М и частоты f можно изменять путем включения в цепь добавочного активного сопро­тивления. Рассмотрим более подробно эти способы.

1. Регулирование путем изменения частоты питающего напряжения осуществляют включением в цепь преобразователя частоты, к которому должен быть подключен асинхронный двигатель. На основе полупроводников созданы надежные статистические преобразователи ча­стоты. Частотный способ регулирования скорости является весьма перспективным, т. к. он обеспечивает глубокое, плавное и экономичное регулирование частоты вращения. Однако для его выполнения требуется специальный источник питания обеспечивающий U/f=const. В качестве такого источника используют синхронные генераторы с приводом от двигателя постоянного тока. В последнее время для частотного регулирования разработаны статические источники питания на транзисторах и тиристорах.

2. Регулирование путем изменения числа пар полюсов позволяет получить ступенчатое изменение частоты вра­щения.Это экономичный и сравнительно простой способ не даёт возможность плавно регулировать скорость. Если нужно получить три или четыре скорости, то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении которой можно получить еще две скорости. Асинхронные двигатели с переключением числа полюсов называются многоскоростными. Многоскоростные двигатели имеют следующие недостатки: большие габариты и массу по сравнению с двигателями нормального исполнения, а следовательно, и большую стоимость. Кроме того, регулирование осуществляется большими ступенями; например, при частоте 50 Гц частота вращения поля при переключениях изменяется в отношении 3000:1500:1000:750.

3. Регулирование частоты вращения изменением скольжения достигается путем, включения в цепь ротора добавочного активного сопротивления, поэтому может быть использовано только для двигателей с фазовым ротором. При включении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений изменяется форма механиче­ской характеристики двигателя. Поэтому в цепь этой обмотки при помощи контактных колец и щёток включают регулировочный реостат, с помощью которого плавно меняют сопротивление обмотки, скольжение и скорость двигателя. Реостат, служащий для этой цепи, называется регулирующим или пускорегулирующим.

Этот способ регулирования позволяет плавно изме­нять скорость вращения в широких пределах, поэтому он получил наибольшее распространение. Недостат­ками его являются большие потери энергии в регулировочном реостате, (при скольжении S=0,5 половина энергии, передаваемой в ротор вращающимся магнитным полем, расходуется на ненужный нагрев ротора и регулировочного реостата, кроме того, наличие колец и щёток усложняет эксплуатацию машины и резко снижает её надёжность), поэтому его используют обычно при кратковременных режимах работы двигателя (при пуске).

Дата добавления: 2014-11-18