Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.

 

;

, n – угловая скорость и частота вращения АД

, - угловая скорость и частота вращения поля

Способы регулирования:

Изменением р

Изменением f

Изменением s

1) Регулирование изменением числа пар полюсов. Осуществляется в специальных многоскоростных двигателях. Они бывают 2-ух, 3-ех, 4-ех скоростными.

Рассмотрим принцип переключения числа пар полюсов нарисуем 1 фазу обмотки:

 

а) Y – Y Изменим направление тока во второй кат. на противоположное. Катушки остались последовательно включенными.

 

В трехфазной обмотке это будет выглядеть так:

Рассмотрим соотношение для этой схемы. Вращающий момент при переключении полюсов изменится пропорционально изменению напряжения на обмотках, пропорционально числу витков и обратно пропорционально числу полюсов.

б) Y – YY

В трехфазном исполнении

Способ регулирования изменением числа пар полюсов имеет:

Хорошие энергетические характеристики

Высокий КПД при всех скоростях вращения

Регулирование без потерь, но регулирование ступенчатое и м.б. осуществлено только в специальных многоскоростных двигателях.

2) Регулирование изменением частоты. Такое регулирование осуществляется в статических преобразователях частоты СПЧ. Частота со стороны питающей сети 50 Гц, частота на выходе пр-ля изменяется в пределах от 0 до f ном и выше.

Одновременно с регулированием частоты регулируют напряжение на двигателе так, чтобы КПД и оставались постоянными. Закон регулирования носит название з-н Костенко:

.

а) При постоянном моменте - закон оптимального регулирования.

 

 

 

- ЕМХ (естественная мех. хар-ка)

Напряжение и частота увеличиваются пропорционально. При этом способе регулирования изменяется частота вращения магнитного поля и номинальное скольжение.

Регулирование скорости экономичное, без потерь. Поддерживается высокий КПД и . Регулирование плавное вверх () и вниз () от номинальной частоты (). 1, 2, 3, 4 – рабочие точки на ИМХ.

б) При постоянной мощности механические характеристики будут иметь вид:

 

Чем больше n, тем меньше момент нагрузки.

Недостаток высокая стоимость СПЧ, т.к. в них входят тр-ры и электронные ус-ва с применением силовых транзисторов или тиристоров.

 

 

3) Регулирование изменением скольжения. Скольжение может изменяться при введении реостата в цепь ротора (Д с фазным ротором) и изменением подведенного напряжения (Д с КЗ ротором). Напряжение можно плавно изменять с помощью АТ.

а) Механические хар-ки при введении реостата в цепь ротора имеют вид:

- ЕМХ

- ИМХ

При введении реостата изменяется наклонная хар-ка. Чем больше сопротивление вводим, тем больше наклон.

Преимущества способа:

Простота

Элементарное устройство

Недостатки:

Частота вращения ХХ не регулируется

Диапазон регулирования зависит от величины нагрузки

Регулирование неэкономичное, с потерями

Небольшой диапазон регулирования

При значительном снижении частоты вращения она становится неустойчивой из-за большой крутизны МХ

б) В двигателе с КЗ ротором при уменьшении подведенного напряжения МХ изменятся так:

 

Все предыдущие недостатки относятся к этому случаю. Дополнительно:

Уменьшенные кратность критического момента и запас устойчивости.

 

Если , то происходит опрокидывание двигателя.

 

16. Вращающий момент и механическая характеристика асинхронной машины.

 

Электромагнитный момент может быть определен из соотношения:

На основании Г –образной схемы замещения:

- потери, m – число фаз статора, Хк – индуктивное сопротивление КЗ

(*)

- синхронная частота (частота вращ. поля)

М – электромагнитный момент АД.

(*) – механическая характеристика АД – это зависимость вращ. момента от скольжения либо от частоты вращения ротора М(s) или М().

 

 

0<s<1 – двигательный режим

S=0 Идеальный ХХ. Ротор вращается синхронно с полем

S=1 Неподвижный ротор (начальный пусковой момент)

S<0 Генераторный режим. Номинальное скольжение -0,01..-0,04

НД – номинальная точка двигательного режима S=0,01..0,04

0–К – Рабочий участок хар-ки.

К – Критическая точка (ей соответствует критический или максимальный момент).

П – Пусковая точка (ей соответствует пусковой момент)

Рассмотрим механические характеристики АД:

 

Если критический момент Mk’ становится меньше момента нагрузки на валу, то под действием момента нагрузки он останавливается- опрокидывание двигателя.
Естественная механическая характеристика при Uном и R2’=R2собств. При введении дополнительного сопротивления R2’=R2’собств+R2’добавл увеличивается наклон характеристики. При введении добавочного сопротивления получаем искусственную характеристику (или реостатную). Чем больше сопротивление в цепи ротора, тем больше пусковой момент. Mпmax=Mk-может быть получен при введении в цепь ротора добавочного сопротивления:

R2’=R2’добав+R2’собств=

Это условие получения максимального пускового момента.