Регулирование частоты вращения и торможение асинхронных двигателей (стр. 2 )

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Особенностями работы частотно-регулируемого двигателя являются:

несинусоидальность питающего напряжения и вызываемые ею высшие временные гармоники магнитного поля, порождающие повышенные потери мощности, шумы и вибрации, дополнительный нагрев обмоток и магнитопровода;

работа в переходных режимах (как основной режим работы частотноуправляемых двигателей), требующая повышения быстродействия двигателя, что возможно при снижении момента инерции ротора за счет уменьшения его диаметра при увеличении активной длины машины;

применение независимой вентиляции в машине, поскольку при снижении частоты вращения и при достаточно высокой степени загрузки самовентиляция оказывается неэффективной.

Уменьшения влияния несинусоидальности добиваются увеличением воздушного зазора. Кроме того, при повышенном зазоре уменьшаются потери мощности, возможно увеличение насыщения зубцов статора, что влечет уменьшение активного сопротивления и, как следствие, увеличение максимального момента.

5.3. Многоскоростные двигатели

В многоскоростных двигателях регулирование частоты вращения осуществляют изменением числа пар полюсов, что вытекает из соотноше-

ния (6.1).

Практически это осуществляется выбором схемы обмотки статора, позволяющей наиболее простым пе-реключением катушечных групп изменять направление тока в отдельных проводниках, а вместе с этим и число пар полюсов.

На рис. 6.2, а показана элементарная схема обмотки из четырех последовательно соединенных проводников, образующих , а на рис. 6.2, б – схема из тех же четырех проводников, но соединенных параллельно и образующих .

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В обеих схемах обмоток на рис. 6.3, а и б сохранено последовательное соединение проводников, но порядок соединения их различен. В соответствии с этим неодинаково и число пар полюсов.

Соответствующие схемы переключения обмоток статора, обеспечивающие изменение частоты вращения в отношении 1:2, показаны на рис. 6.3, в. На рис. 6.3, г представлена схема переключения обмоток при том же числе пар полюсов, но с параллельным соединением обмоток.

Момент, развиваемый двигателем, в общем случае записывают уравнением

. (6.12)

При любом числе полюсов значение тока должно сохраняться неизменным (по условиям нагрева обмоток), а - величина, близкая к единице. Тогда формулу (6.12) можно записать иначе:

. (6.13)

Выразим момент через отношение мощности и скорости:

, (6.14)

приравняем друг другу правые части уравнений (6.13) и (6.14) и заменив поток электродвижущей силой из формулы (2.36), получим следующее уравнение:

. (6.15)

Из уравнения (6.15) следует, что мощность двигателя прямо пропорциональна величине фазного напряжения и обратно пропорциональна числу витков, последовательно включенных в фазу обмотки.

После переключения обмотки по схеме рис. 6.3, в число последовательно включенных витков в фазе и фазное напряжение остаются теми же, что и до переключения. Значит, мощность двигателя до переключения и после него не изменяется (согласно выражению (6.15), хотя частота вращения и изменилась вдвое.

При переключении с на по схеме рис. 6.3, г фазное напряжение остается прежним, а число витков уменьшается вдвое. При этом вдвое увеличивается мощность. При уменьшении вдвое последовательно включенных витков в фазе и увеличении частоты вращения тоже вдвое ЭДС, индуктированная в фазе, остается прежней и двигатель может быть подключен к сети с тем же напряжением.

Двигатели, обмотку которых переключают по схеме рис. 6.3, в, предназначаются для приводов механизмов, работающих с постоянной мощностью при (металлорежущие станки), а переключаемые по схеме рис. 6.3, г - для работы с постоянным моментом при (подъемные механизмы). Соответствующие характеристики приведены на рис. 6.4:

а) для двигателей, работающих с ;

б) для двигателей, работающих с .

Двигатели с регулированием частоты вращения переключением полюсов изготовляют двух-, трех - и четырехскоростными.

Переключения числа пар полюсов на статоре можно достичь следующим образом:

1) уложить на статор одну обмотку и изменять число пар полюсов путем соответствующего переключения ее частей;

2) выполнить на статоре две независимые друг от друга обмотки;

3) выполнить на статоре две независимые друг от друга обмотки – каждую с переключением полюсов.

К недостаткам рассмотренного способа относится скачкообразное изменение частоты вращения (3000–1500, 1500–750, 1000– 500 об/мин).

5.4. Регулирование частоты вращения

изменением активного сопротивления в цепи ротора

Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления роторной цепи возможно лишь в двигателях с фазным ротором и только вниз от номинальной скорости. Схема регулирования аналогична схеме пуска (рис. 5.7, а). Различие состоит лишь в том, что добавочные сопротивления при пуске выбирают для кратковременной работы (с повышенными плотностями тока, что уменьшает их массу и габариты), а при регулировании частоты вращения сопротивления выполняют для длительной работы.

Пусть асинхронный двигатель работает от сети с напряжением и моментом на валу , развивая частоту вращения при закороченной цепи ротора (на рис. 6.5, а подвижный контакт добавочного сопротивления (реостата) находится в положении 1).

Введем в цепь ротора добавочное сопротивление, передвинув подвижный контакт в поло-жение 2 (рис. 6.5, а). Ток ротора снизится до некоторого меньшего значения (рис. 6.5, б), а частота вращения и ЭДС скольжения на некоторый малый промежуток времени останутся неизменными (вследствие инертности вращающейся массы ротора). Уменьшение тока приведет к уменьшению электромагнитного момента . Тормозной момент , оставшийся тем же, превзойдет движущий (электромагнитный) и ротор начнет затормаживаться (уменьшать частоту вращения).

При уменьшении частоты вращения возрастут скольжение s и ЭДС , вновь увеличивая ток . Переходный процесс будет продолжаться до тех пор, пока при некоторой частоте вращения ток ротора не достигнет своего прежнего значения, которое было до регулирования. Останется прежней и мощность, подведенная к двигателю, так как при она пропорциональна току , а ток сохраняет прежнее значение.