Электротехника Касаткин (967630), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Зато второй может бып выполнен на различные начальные моменты и на различные кратности пускового тока, что дает возможность конструировать такой двигатель дпя специальных случаев тяжелого пуска в ход. 14,17. МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с кораткозамкнутым роторам обычно служат метод частатнага регули.
раввина, представляющий собой плавное регулирование частоты вращения магнитного поля путем регулирования частоты тока в обмотках статора„и метод изменения числа пар полюсов вращающегося мапщтнаго поля, при котором частота вращения магнитного поля изменяется скачкам. Для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором применяется метод реостатнаго регулирования, представляющий собой плавное регулирование скольжения ротора путем изменения активного сопротивления его фазных обмоток.
А„Частотное регулирование. Наиболее перспективным методом управления частотой вращения асинхронного двигателя является регулирование частоты яеремеииага тока в обмотках сгятара двигателя. Угловая скорость вращающегося поля сап = 2л)/р, т, е. изменяется пропорционально изменению частоты тока 1'. Однако при регулировании частоты тока необходимо одновременное регулирование напряжения. Это связано с тем, по в соответствии с выражением (14.10) ЭД6, фазы, а следовательно, и питающее напряжение пропорциональны частоте тока н потоку.
Так как поток должен сохраняться во всех режимах одним и тем же, то напряжение должно быть (без учета падений напряжения в обмотках машины) пропорциональным частоте. Кроме того, зто нужно для того, чтобы при изменении частоты вращения двигателя не изменялся ега вращающий момент. Прн оценке характера зависимости вращающего момента от часто.
ты тока в обмотках статора и от напряжения не будем учитывать в уравнении (14.28) активное сопротивление обмотки статора г и иле! дуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора х и роРлг! 4Ы тора х . Тогда враи~аюицнй момеш с учетом (14.12) рвсз' ЗргГ/, ЗЛУ П вр вз злу зс вз /' ' (14.35) где А =сопят. Следовательно, при изменении часзоты тока лля поддержания вращающего мэмента постоянным необходимо пропорционально изменять напряжение на обмотках статора, т, е, нужно выполнить условие У//'в = сопац Если регулировать частоту тока и напряжение, собл1одая указанное условие, то механические характеристики двигателя будут оставаться жесткими, а максимальный момент почти не зависящим от частоты (оп существенно уменьшается лишь при относительно низких частотах). В то же время мощность будет изменяться пропорционально частоте тока, так как Рт = М оэ .
Например, при уменьшении вр р' частоты тока в 2 раза вдвое уменьпюется и мощность на валу двигателя. Б, Регулирование изменением числа пар полюсов. Ступенчатое изменение угловой скорости асинхронного двигателя в широких пре. делах переключением числа пар полюсов осуществимо ценой усложнения и удорожания его конструкции. При постоянной частоте сети угловая скорость вращающегося поля зависит только от чиаЗа пар полюсов, задаваемого обьюткой статора. Если иа статоре поместить две отдельные обмотки - одну, образующую р пар, а другую, образующую р пар полюсов, то, включив в сеть первую или вторую обмотку, получим частоту вращения поля: л, = ба~ или л,' = 60//7>'; следовательно, л,/и,' = р'/р, т.
е. соответственным образом будут различаться и частоты вращения ротора двигателя. При этом обмотка ротора двигателя должна быль выполнена, как беличье колесо. Числа полюсов обмолвок статора в этом случае взаимно ничем не связаны и могут быль выбраны любыми в зависимости от условий работы двигателя. Само регулирование сводится к скачкообразному изменению частоты вращения поля. Но частота вращения ротора не может изьюняться скачком из-за инерции всей системы электропривода. Лишь после переключения начинается соответствующее изменение частоты вращения ротора, Чтобы показать нагляднее этот переходный процесс, построим две механические характеристики асинхронной машины с изменяемым числом пар полюсов; одну характеристику при р парах полюсов, а 457 я ватт 5') О 1т р Рис.
14.3! вторую — при р = 2р парах полюсов (соответственно рис. 14.31, а и б) . Предположим, что тормозной момент на валу двигателя остается постоянным при изменении частоты вращения поля. При увеличении последней, т. е. при переходе от р' к р парам полисов (рис. 14.31, а), двигатель сначала оказывается в условиях, близких к пусковым, и имеет место скачок тока, При переходе от р к р (рис.!4.31, б), т.
е, при уменьпинии частоты вращения поля, машина оказывается сначала в условиях геиератарного режима и работает, отдавая знергию в сеть. Такой режим иногда используется для быстрого и экономичного торможения злектропривода, Двумя отдельными обмотками снабжаются статоры лишь у двигателей небольшой мощности; у двигателей большой мощности пелесообразнее переключение катушек одной и той же обмотки для получения различного числа пар попюсое.
На рис, 14,32 показана схема переключения трехфазной обмотки с двух на четыре полюса. Псрекпючение обмотки в ином отношении, чем 1: 2, требует более сложного изменения схемы и применяется реже, В большинстве случаев статор асинхронной машины снабжается двумя независимыми обмотками, из которых каждая переключается в от- Гас. 14.5г 458 пошлин 1; 2 (нлн ином) .
Таким образом, двигатель имеет четыре ступени частоты вращения, например ЗООО, 1500, 1000 н 500 об/мин. В. Реосщтиое регулирование, В трехфазных асинхронных двигателях с фазным ротором применяется реостатный .способ регулирования частоты вращения ротора. Это достигается введением в цепь фазных обмоток ротора регулируемого трехфазного реостата, как при пуске двигателя (см. рис. 14.2б) . Но этот реостат должен быль рассчитан на длительную нагрузку током ротора, а не на кратковременну2о, как пусковой реостат, Увеличение активного сопротивления цепи ротора изменяет характеристику М (а) — делает ее более мягкой вр (см.
рпс. 14.27). Если при постоянном моменте на валу двигателя увеличивать активное сопротивление цепи ротора путем постепенного увеличения сопротивления реостата (г, ~ г < г ), то рабочая р2 рт рз точка будет смешаться с одной кривой М (4) на следующую, соотир ветствующую возросшему сопротивлению цепи ротора (см. рис. 14,27, точки 1-4), соответственно чему растет скольжение, а следовательно, уменьпвется частота вращения двигателя. Этим путем можно изменять частоту вращения ротора в пределах от номинальной до полной остановки, Недостатком такого способа регулирования являются относительно большие потери энергии (см.
й 14 11) . Мощность вращающегося поля Р без учета потерь энергии в сердечнике статора сов р.п стоит (см. рис. 14.20) иэ мощности потерь в проводах обмотки ротора (см схему замещения на рнс. 14.18) н механической мощности 2 мех вэ (72 ) Отношение пр2~ мех 21(1 а) (л2 и)/и, т. е. Р = Р п1'л показывает, что для меха2еческой мощности уменьшаетея прямо пропорционально уменьпинию частоты вращения ротора, одновременно соответственно увеличивается доля мощности потерь в активном сопротивлении цепи ротора. Для уменьпюпия частоты вращения двнга.
геля, например на 254, нужно включить в цепь ротора реостат с таким активным сопротивлением, в котором будет бесполезно превращать в теплоту четверть энергии вращающегося магнитного поля. 459 Недостатком такого регулирования может являться и то обстоятельство, что включение реостата в цепь ротора делает механическую ха. рактеристику двигателя мягче, следовательно, уменьшает стабильность его частоты вращения, Прн включенном реостата малые изменения нагрузки на валу вызывают значительные изменения частоты вращения двигателя, 14,1$. ДвухФАзные и ОднОФАзные АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Если у статора двигателя только одна однофазная обмотка (рис.
14.33), то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна, Это поле будет ннлуктировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создаст электромагнитные силы г', противоположно направленные в правой и левой половинах ротора, так что результирующий момент, цействующий на ротор, ока.
жется равным нулю, Слецовательно, при наличии одной обмотки начальный пусковой момент однофазного двигателя равен нулю, т, е. такой двигатель сам с места тронуться не может. Применяют два способа создания в двигателях, подключаемых к одной фазе сети, начального пускового момента, в сщжветствии с чем эти двигатели делятся на двухфазные н однофазные. А. Двухфазные синхронные двигатели, Они помимо обмотки, включаемой непосредственно в сеть, имеют вторую обмотку, присоединяемую последовательно с тем или другим фазосдвнгающим устройством (конденсатором, катушкой ипдуктивности) .
Наиболее выгодным из них является конденсатор (рис. 14.34), н соответствующие двигатели называют конденсаторными. В пазах статора подобных двигателей размсща|от две фазные обмотки, оси которых смещены в пространстве (относительно друг друга на угол я/2), Таким путем выполняется условие получения вращающегося магнитного поля; наличие двух переменных магнитных потоков, смещенных в пространстае и сдвинутых по фазе, Предпочтительней иметь круговое вращающееся мапетное поле. Действительно, если у токов в обмотках статора У, н 1з равные действунипие значения, а сдвиг фаз равен я/2, то у возбуждаемого ими магнитного поля составляющие В и В определяются выражениями х у (14.3) и (14.4), Поэтому и получается круговое результирующее магнитное поле, Если емкость конденсатора подобрана так, что круговое магнитное поле создается при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке изменение тока второй обмотки вызовет изменение напряжения на конденсаторе, а слецовательно, и напряжения на второй обмотке но значе- чбо 1 ! 1 З-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
