Импульсное регулирование скорости

Импульсное регулирование скорости (рис.1) производится путем периодического включения двигателя в сеть и отключения его от сети или путем периодического шунтирования с помощью контактора К сопротивлений, включенных последовательно в цепь статора, или полупроводниковых вентилей.

Рис. 1.

При этом двигатель беспрерывно находится в переходном режиме ускорения или заме­дления скорости вращения ротора и в зависимости от частоты и продолжительности импульсов работает с некоторой, приблизитель­но постоянной скоростью вращения. Подобное регулирование ско­рости применяется только для двигателей весьма малой мощности (р_н < 30 - 50 вт).

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с фазным ротором

Для двигателей с фазным ротором можно в принципе использо­вать все те же способы регулирования скорости вращения, как и для двигателей с короткозамкнутым ротором. Однако на практике из числа этих способов для двигателей с фазным рото­ром применяется только способ регулирования скорости вращения с помощью реакторов насыщения. Ниже рассмотрим способы ре­гулирования скорости вращения, которые специфичны для двигате­лей с фазным ротором и в которых используется возможность вклю­чения регулирующих устройств во вторичную цепь.

Регулирование скорости вращения с помощью реостата в цепи ротора

Рекомендуемые материалы

Регулирование скорости вращения с помощью реостата в цепи ротора производится по той же схеме, что и реостатный пуск двигателя, но реостат при этом должен быть рассчитан на дли­тельную работу. При увеличении активного сопротивления вто­ричной цепи вид механической характеристики двигателя изменяется

характеристика становится более мягкой и сколь­жение двигателя при том же моменте нагрузки М_ст увеличивается.

При М_ст = const рабочее скольжение s с большой точностью пропорционально s_m и, следовательно, активному сопротивлению цепи ротора. Поэтому скольжения s и s', соответствующие случаям r_д = 0 и , находятся в соотношении

откуда значение r_д, необходимое для получения скольжения s', равно

Рассматриваемый способ регулирования скорости связан со значительными потерями энергии в сопротивлении r_д и поэтому малоэкономичен.

Он применяется главным образом при кратко­временной или повторно-кратковременной работе (например, пуско-наладочные режимы некоторых машин, крановые устройства и пр.), а также в приводах с вентиляторным моментом.

В последнем случае мощность на валу с уменьшением скорости быстро снижается, и поэтому мощность скольжения и потери в цепи ротора по величине ограничены.

К недостаткам реостатного регулирования скорости относятся также мягкость механических характеристик и зависимость диа­пазона регулирования от величины нагрузки. В частности, регули­рование скорости на холостом ходу практически невозможно.

Регулирование скорости вращения посредством введения доба­вочной э. д. с. во вторичную цепь двигателя.

Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя путем увеличения его скольжения всегда связано с выделением во вторичной цепи двигателя значительной электрической мощ­ности скольжения

большая часть которой при реостатном регулировании теряется в реостате. Поэтому, естественно, возникает мысль о полезном использовании этой мощности и о повышении таким образом к. п. д. установки.

Полезное использование мощности скольжения возможно, если вместо реостата присоединить к контактным кольцам фаз­ного двигателя приемник электрической энергии в виде подхо­дящей для этой цели вспомогательной электрической машины.

Эта машина будет работать в режиме двигателя и оказывать воздействие на регулируемый асинхронный двигатель, развивая напряжение на его вторичных зажимах, так как при вращении вспомогательной машины в ее якоре индуктируется э. д. с.

Можно также сказать, что задачей вспомогательной машины, как и реостата при реостатном регулировании, является создание «подпора» на­пряжения на контактных кольцах регулируемого асинхронного двигателя, ибо наличие определенного напряжения на кольцах  — непременное условие выдачи с этих колец определенной мощности

во внешнюю цепь двигателя. Вместе с тем, вспомогательная машина в отличие от реостата позволяет полезно использовать эту мощность. Прежде всего рассмотрим вопрос о влиянии на работу фазного асинхронного двигателя внешней добавочной э.д.с. Е₂, вводимой во вторичную цепь двигателя с помощью его контактных колец, при условии, что частота этой добавочной э. д. с. всегда равна ча­стоте вторичного тока и э.д.с.  самого двигателя.

На рис.1,а, изображена векторная диаграмма вторичной цепи асинхронного двигателя при Е_д = 0. Вторичный ток двигателя

имеет величину, необходимую для создания нужного электромаг­нитного момента М в соответствии с величиной момента нагрузки М_ст на валу.

Если теперь во вторичную цепь ввести э. д. с. Е_д встречно э. д. с. скольжения E_2s в этой же цепи, то вторичный ток

в первый момент времени уменьшится. Поэтому развиваемый дви­гателем момент М также уменьшится, двигатель начнет тормозить­ся, а скольжение s - увеличиваться. При этом ток I_а, а вместе с ним и момент М будут увеличиваться. Это будет происходить до тех пор, пока опять не наступит равнове­сие моментов М = М_ст„ на валу. Двигатель при этом будет работать с увеличенным скольжением s, а векторная диаграмма вторичной цепи приобретет вид, изображенный на рис.1,б.

Очевидно, что посредством регулирования величины Е_д можно регулировать величину s и, следовательно, скорость вращения двигателя.

Предположим теперь, что э.д.с. Е_д имеет по сравнению с рас­смотренным случаем противоположное направление и совпадает по фазе с э. д. с.  на рис. 1, а. Тогда вместо получим

В лекции "2 Расстройство здоровья и смерть от механических повреждений" также много полезной информации.

В первый момент после введения э. д. с. Е_д ток I₂ и момент М возрастут, двигатель будет ускоряться и s будет уменьшаться. При достаточной величине Е_д величина s уменьшится до нуля, и если ток I_а. создаваемый в этом случае только за счет действия Е_д, все еще будет велик по сравнению с током, необходимым для создания момента М = М_ст то ускорение двигателя будет продолжаться и скорость превысит синхронную. Скольжение s и э. д. с.  при этом изменят знаки и будут расти по абсолютной величине до тех пор, пока ток не упадет до необходимой величины. При s < 0 угол

отрица­тельный и векторная диаграмма вторичной цепи двигателя имеет вид,

Ток  при этом будет иметь со­ставляющую, совпадающую с Ф. Поэтому намагничивающий ток, потребляемый из первичной цепи, уменьшится и cos двигателя повысится.

Таким образом, с помощью добавочной э. д. с. Е_д, путем из­менения ее величины и направления, можно осуществить плавное двухзонное регулирование скорости двигателя: ниже и выше синхронной.