Регулювання частоти обертання двигуна

Частота обертання асинхронного двигуна

.

З цієї рівності виходить, що змінювати частоту обертання можна зміною частоти числа пар полюсів і ковзання.

Регулювання зміною частоти струму статора (частотне регулирова­ние) вимагає вживання джерел живлення з регульованою часто­той. Як таке джерело може бути використаний синхронний генератор із змінною скоро­стью обертання або напівпровідниковий перетворювач частоти. В цьому випадку частота обертання і частота враще­ния ротора змінюються пропорцио­нально частоті мережі. Частотне регулювання зазвичай поєднує із зміною напруга згідно із законом.

До недоліків частотного регулювання відносяться громіздкість і высо­кая швидкість живлячої установки.

Для регулювання частоти обертання зміною числа пар полюсів застосовують двигате­ли з короткозамкнутим ротором, в яких на статорі декількох обмоток, розміщених в загальних пазах і різне число пар полюсів або обмотки, які дозволяють отримати різні числа пар полюсів дорогою из­менения (перемикання) їх схеми з'єднання.

Таке регулювання можливе, оскільки в короткозамкнутого двигуна число полюсів ротора завжди дорівнює числу полюсів вра­щающегося магнітного поля. Регулювання зміною числа пар полюсів є ступінчастим і застосовується для зменшення числа рівнів в ко­робках швидкостей, вентиляторах, насосах і ін.

Двигуни із змінним числом пар полюсів називають многоскорост­ными. Їх випускають на дві, три або чотири швидкості обертання, причому двошвидкісні виготовляють з однією обмоткою на статорі з переключе­нием числа пар полюсів у відношенні, трьохшвидкісні – з двома обмот­ками на статорі, з яких одну виконують двошвидкісною з і чотиришвидкісні – з двома обмотками, кожна з яких выпол­няется з перемиканням числа полюсів відносно 2/1.

Маса і вартість багатошвидкісних двигунів більші, ніж односкоро­стных двигунів. Але їх часто застосовують в установках дискретної зміни частоти обертання.

Мал. 11.13

Регулювання швидкості зменшенням напря­жения на статорі. При зменшенні напруги момент двигуна змінюється пропорційно, що змінює його механічні характеристики, сле­довательно, і ковзання. Як видно з малюнка 11.13, межі регулювання швидкості соответст­вуют зміні ковзання в інтервалі. Схеми автоматичного регулювання дозволяють розширити зону регулювання в області і забезпечити при цьому жорсткі механічні характе­ристики.

11.14. Однофазний асинхронний двига­тель

Принцип дії. Однофазний асинхронний двигун – двигун, на ста­торе якого однофазна обмотка, а на роторі – короткозамкнута обмотка. Однофаз­ний струм статора створює пульсуючий магнітний потік, що змінює свій напрям з частотою напруги мережі. Цей потік весь час направлений по осьовій лінії полюсів і змінюється в часі по синусоидаль­ному закону. Пульсуючий магнітний потік можна представити у вигляді двох що обертаються з однаковою частотою в протилежному напрямі пото­ков, амплітуди яких дорівнюють половині амплітуди пульсуючого потоку. На мал. 11.14 а показані вектори потоків, що обертаються, і у момент часів = 0, відповідний амплітуді струму і магнітного потоку однофазної обмотки.

а) б) в)

Мал. 11.14

Через час вектори і перемести­лись в протилежному напрямі на кут (мал. 11.14 би) і результирую­щий потік, а його напрям як і раніше збігається з осьовою лінією полюсів. На мал. 11.14 в показані магнітні по­токи при, коли вектори, що обертаються, і обернулися на кут і результуючий магнітний потік = 0. Подальша зміна струму веде до зміни напряму потоку і так далі

Потоки, що обертаються, створюють моменти, що обертають

і

де – ковзання ротора по відношенню до прямого потоку (напрями обертання ротора і потоку збігаються) і зворотного потоку

і.

На мал. 11.15 а приведені залежності, і сумарного моменту, а на мал. 11.15 би – відповідні їм механічні характери­

а) б)

Мал. 11.15

стики. Аналіз залежностей і показує, що при нерухомому роторі (=0) =0, тобто пусковий момент дорівнює нулю. Якщо ротор приве­ден в обертання в ту або іншу сторону, то один з моментів або бу­дет великим. Якщо при цьому результуючий момент більше моменту опору, то двигун досягне певної сталої скоро­сти обертання.

Однофазний асинхронний двигун з пусковою обмоткою (мал. 11.16) має додаткову обмотку П, зміщену відносно робочої обмотки Р на нуль електричних градусів. У ланцюг пускової обмотки включений фазосмещающий елемент. Таким елементом може бути активний, ємкісний і індуктивний опори. На мал. 11.16 показані векторні діаграми струмів з врахуванням активного і індуктивного опорів самих обмоток. З них видно, що при і струм в пусковій обмотці по фазі випереджає струм в робочій об­мотке на кут а при – відстає. Результуюча МДС обмоток створює магнітне поле, що обертається, і пусковий момент. Кращі умови пуску забезпечуються при включенні конденсатора в пускову фазу. Оскільки необхідна ємкість конденсатора значительна, цей метод пуску застосовують при великому пусковому моменті. Частіше застосовують пуск за допомогою активного опору. При цьому пускова обмотка має бути виконана із збільшеним активним опором.

Мал. 11.16

Трифазний асинхронний двигун в однофазному режимі. Можливі різні варіанти використання трифазних двигунів в однофазному ре­жиме. схеми включення показані на мал. 11.17.

Параметри, що рекомендуються:

ємкості конденсаторів, мкФ і їх робоча напруга:

для схеми мал. 11.17 а = 2800, напруга;

для схеми мал. 11.17 би = 4800; напруга;

для схеми мал. 11.17 в = 1600; напруга;

для схеми мал. 11.17 г = 2740. напруга.

Навантаження двигуна з конденсатором

.

При пуску з номінальним моментом загальна ємкість конденсатора повинна складати

Сп = Ср + З = (2,5.3,0)Ср

а що відключається після пуску З = (1,5.2,0)Ср.

Для пуску без навантаження конденсатор не требу­ется, що відключається.

а) б)

в) г)

Мал. 11.17

Приклад 11.3. Визначити параметри схеми (мал. 11.17 а) для пуску двига­теля 4А71АЧУ3, потужністю 0,55 кВт, напругою 220/380 B і струмом 2,9/1,7 А при номінальному навантаженні.

Рішення. Ємкість конденсатора
= 12,5 мкФ. Ємність конденсатора, що відключається, З = (1,5.2,0)Ср. Приймаємо = мкФ.

Напруга на конденсаторах = 1,15· = 1,15·380=437 Ст

Вибираємо п'ять конденсаторів типа БГТ по 6 мкФ з напругою 600 Ст