Двигатель с двойной беличьей клеткой

Верхняя часть пусковая, имеет повышенное . Нижняя рабочая, имеет пониженное . В момент пуска в машине протекают те же процессы, что и в машине с глубоким пазом, то есть нижняя обмотка обладает большей индуктивностью и в момент пуска при высокой частоте, ток протекает по пусковой обмотке. В результате в момент пуска сопротивление роторной цепи возрастает.

В пазы ротора укладывается обмотка состоящая из двух частей.

При разгоне двигателя скольжение падает и ток все больше и больше протекает по рабочее обмотке.

 

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

1)АД с фазным ротором. Реостатное регулирование. При введении добавочных сопротивлений в цепь ротора увеличивается S_КР, то есть меняется наклон механической характеристики.

Недостатки:

-способ неэкономичен, то есть в процессе регулирования возникают потери и чем ниже обороты, тем выше потери;

-низкий диапазон регулирования в зоне малых нагрузок.

 

 

В процессе регулирования уменьшается жёсткость механической характеристики (уменьшается стабильность частоты вращения). Несмотря на недостатки, широко применяется вследствие простоты.

2)АД с короткозамкнутым ротором.

а)Регулирование за счет напряжения сети.

При напряжения сети уменьшается момент АД, а следовательно при Мнагр=const меняется обороты. Для двигателей нормальной конструкции этот способ обеспечивает незначительное изменение частоты вращения

 

б)Регулирование за счет изменения числа пар полюсов

-применяется обмотка, которая позволяет изменять число пар полюсов. Это наиболее хороший способ, так как в этом случае обмотка используется эффективно;

-можно уложить 2 обмотки с разным числом p. Этот способ легко реализуем на практике, однако в этом случае обмотки используются неэффективно;

-укладывается 2 обмотки, каждая из которых позволяет менять p.

Для изменения числа p поступают следующим образом. Статорную обмотку выполняют из нескольких катушечных групп, которые включаются либо последовательно, либо параллельно. При изменении схемы включения изменяется направление тока в проводниках, а следовательно и направление магнитных потоков. При этом изменяется число полюсов.

На практике наиболее часто применяют схемы «звезда/двойная звезда» и «треуголник/двойная звезда».

 

Если замкнуть контакты К1 при разомкнутых К2 и К0, то обмотка включена по схеме «звезда». Если замкнуть контакты К2 и К0 при разомкнутых К1, то обмотка включена по схеме «двойная звезда». При реализации этих схем обязательно необходима блокировка, которая исключает одновременное замыкание К1, К2 и К0.

 

 

регулирование при схеме «звезда/двойная звезда» происходит при постоянном моменте.

 

Если замкнуты К1, то схема «треугольник». При замкнутых К2 и К0 и разомкнутых К1 схема «двойная звезда».

;

Особенностью этой схемы является то, что регулирование осуществляется при Р=const.

.

В настоящее время разработаны многоскоростные АД (2-х,3-х,4-х скоростные). Достоинством способа является сохранение жесткости характеристик. Недостаток – ступенчатость регулирования. Способ широко применяется для привода станков и подъемно-транспортных механизмов.

Частотное регулирование АД

.

При изменении частоты сети, изменяется , момент зависит от индуктивности сопротивлений. Следовательно, при постоянном напряжении сети изменяется ток и момент двигателя. Для нормальной работы необходимо, чтобы .

.

- выражение описывает основной закон частотного регулирования.

Если или .

Если нагрузка «вентиляторная», то .

Итак для сохранения необходимо помимо изменения частоты питания изменять напряжение сети.

При уменьшении частоты изменяется индуктивное сопротивление и поэтому при низких частотах индуктивное сопротивление оказывается соизмеримым с R₁, которым пренебрегали.

При увеличении частоты увеличивается, а напряжение по условиям нормальной работы повышать нельзя, поэтому момент падает. Способ обеспечивает широкий диапазон регулирования, сохраняет жесткость характеристик, возможно плавное регулирование. Несмотря на дороговизну преобразователей частоты в настоящее время этот способ находит наибольшее применение.

Тормозные режимы АД

1.Генераторное торможение.

Если под действием внешнего момента частота вращения ротора превысит частоты вращения поля, то скольжение меняет свой знак и ЭДС и активная составляющая тока меняют свой знак и момент машины.

 

 

Этот способ широко используется в подъемно-транспортных механизмах. Для спуска груза с высокой скоростью двигатель включается на спуск. Под действием силы тяжести ротор начинает ускоряться и в некоторый момент времени n>n0

тогда машина переходит в генераторный режим и появляется тормозной момент, который не даёт двигателю возможности разгоняться до бесконечности.

Генераторное торможение возникает автоматически в многоскоростных двигателях при переключении с высокой скорости на низкую. В первоначальный момент ротор вращается со скоростью большей скорости поля статора и двигатель тормозится. Способ является экономичным.

2.Торможение противовключением.

В этом режиме ротор вращается в сторону противоположную скорости вращения магнитного поля. Возможны два способа: торможение с реактивной моментом и с активным моментом нагрузки.

а) Применяется как для двигателей с фазным, так и с коротко замкнутым ротором. Для торможения противовключением изменяют направление вращения магнитного поля. при этом ротор по инерции продолжает вращаться в прежнем направлении, а поле в противоположном. В результате машина переходит в режим противовключения, возникает тормозной режим и обороты двигателя уменьшаются. При остановке ротора двигатель необходимо отключить от сети.

б) Применяется для двигателя с фазным ротором. Для реализации этого способа в цепь ротора включается добавочное сопротивление большой величины, чтобы М_дв оказался меньше момента нагрузки. Тогда под действием момента нагрузки возникает тормозной момент, двигатель снижает обороты, при этом возрастает скольжение, возрастает Е ротора, ток ротора и момент двигателя. Процесс снижения скорости будет продолжаться до тех пор, пока момент двигателя не сравняется с моментом нагрузки. При этом обороты двигателя будут зависеть от величины сопротивления.

Этот способ находит применение в грузоподъемных механизмах, его используют для спуска с низкими скоростями. Под действием момента нагрузки ротор вращается в противоположном направлении, по отношению к полю, то есть двигатель включен на подъем, а груз опускается.

Процесс противовключения сопровождается значительным выделением энергии. В этом режиме энергия поступает с двух сторон. Из сети потребляемая электрическая энергия, а к валу подводится механическая энергия, либо энергия вращающихся масс или потенциальная энергия груза. оба вида энергии суммируются и происходит повышенный нагрев. при реактивном моменте процесс кратковременннен. При работе с активным моментом большая часть энергии выделяется в добавочном сопротивлении.

3. Динамическое торможение:

Применим для обоих типов АД. При этом обмотка статора отключается от сети напряжения и подключается к источнику постоянного тока пониженного напряжения. Под действием напряжения по обмотке статора протекает постоянный ток и в зазоре создается неподвижное магнитное поле, которое пересекает обмотку, вращающуюся по инерции ротора. В ней наводится ЭДС вращения, под действием которой протекает ток и создается тормозной момент. ротор уменьшает обороты, Е_вр и I_р уменьшаются и эффект торможения падает. при n=0 Е_вр=0 следовательно I_р=0 и М_торм=0. Для схватывания ротора обычно применяют механический тормоз.

3-х фазные обмотки для машин с изменением числа пар полюсов

Способы изменения числа пар полюсов:

1)На статоре укладывается 2 обмотки с разными p. Недостаток этого способа в том, что во время работы одна из обмоток не используется

2)В машине 2 обмотки, причем каждая позволяет изменять число р.

3)На статоре 1 обмотка, позволяющая изменять р.

На практике наиболее часто используется обмотки, в которых изменение числа полюсов достигается либо за счет последовательно, либо включения катушечных групп.

Часть асинхронных машин выполняется с фазным ротором. В этом случае на роторе выполняется 3-х фазная обмотка, которая соединяется в «звезду», а три свободных конца выводятся на контактные кольца. Используются волновые обмотки постоянного тока, для межкатушечных соединений используются лобовые части самих катушек, что более компактно:

z=12; 2p=2; m=3;