Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

Регулирование частоты вращения двигателей определяется в соответствии с требованиями технологических процессов и тех производственных механизмов, в которых они используются. Оно характеризуется следующими основными показателями.
Диапазон регулирования Д (предел изменения частоты вращения). Под этой величиной понимается отношение максимальной частоты вращения двигателя к его минимальной частоте вращения.
Плавность регулирования, которая характеризуется минимальным скачком частоты вращения двигателя при переходе с одной механической характеристики на другую.
Направление возможного изменения частоты вращения двигателя (зона регулирования).
При номинальных условиях работы (напряжении и частоте питающей сети) двигатель имеет естественную механическую характеристику. При регулировании частоты вращения соответствующие им характеристики будут отличаться от естественной. Эти характеристики носят название искусственных (регулировочных) характеристик. С помощью одних методов регулирования удается получить искусственные характеристики, располагающиеся только ниже естественной. Другие методы обеспечивают регулирование частоты вращения выше и ниже естественной характеристики. Экономичность регулирования определяется по дополнительным капитальным затратам, необходимым при создании регулировочных устройств, а также по потерям электроэнергии при регулировании.

Следует отметить, что в ряде случаев, например для механизмов, работающих сравнительно малое время на искусственных характеристиках, потери электроэнергии даже при неэкономичных способах регулирования будут невелики (работа на низких доводочных скоростях лифтов, кранов и др.). При этом более рационально применение простых и дешевых способов регулирования частоты вращения двигателей, даже и неэкономичных с точки зрения потребления энергии.

Допустимая нагрузка двигателя при работе его на регулировочных характеристиках ограничивается величинами токов в статорной и роторных цепях. Эта нагрузка определяется допустимым нагревом двигателя и во многом определяется механическими характеристиками производственных механизмов, моментом сопротивления на валу, моментом инерции двигателя и механизма и т. д.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей может производиться способом воздействия на него со стороны статора или со стороны ротора. Все три способа нашли широкое применение на практике. Рассмотрим эти способы подробнее.

Регулирование частоты вращения изменением частоты питающей сети является наиболее экономичным способом регулирования и позволяет получить хорошие механические характеристики электропривода. При изменении частоты питающей сети обеспечивается изменение частоты вращения магнитного поля асинхронного двигателя. Источник питания двигателя должен осуществлять преобразование напряжения стандартной частоты сети 50 Гц в напряжение с требуемой частотой. Одновременно с изменением частоты должна регулироваться по определенному закону и величина подводимого к двигателю напряжения, чтобы обеспечить высокую жесткость механической характеристики и требуемую перегрузочную способность двигателя. При регулировании частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты питающей сети можно обеспечить различные режимы работы: с постоянным вращающим моментом; с постоянной мощностью на валу; с моментом, пропорциональным квадрату частоты.

Зависимости между регулируемыми напряжением и частотой с учетом влияния активного сопротивления статора, изменения жесткости механических характеристик, насыщения стали, ухудшения теплоотдачи на низких частотах вращения ротора двигателя имеют довольно сложный характер. В качестве источника питания могут применяться электромашинные вращающиеся преобразователи, использующие электрические машины, или статические преобразователи частоты на полупроводниковых приборах, которые серийно выпускает промышленность. Положительным свойством частотного регулирования является возможность плавного регулирования в широком диапазоне в обе стороны от естественной характеристики (в том числе возможно вращение двигателя с частотой, большей номинальной). При регулировании обеспечивается жесткость характеристик и высокая перегрузочная способность. Однако в ряде случаев в приводах металлообрабатывающих станков, электрошпинделей, мощных воздуходувок и других механизмов частотное регулирование является наиболее приемлемым.

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в обмотке статора обеспечивается благодаря изменению частоты вращения магнитного поля статора. При неизменной частоте питающей сети частота вращения магнитного поля и определяемая ею частота вращения ротора изменяются обратно пропорционально числу полюсов. Так как число полюсов, фиксированное ступенями, может быть равно 2, 4, 6, 8, 10 и т. д., что при частоте питающей сети, равной 50 Гц, соответствует синхронной частоте вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д., то указанным способом может быть обеспечено только ступенчатое регулирование.

Кроме двухскоростных асинхронных двигателей нашли применение трехскоростные и четырехскоростные двигатели. В трехскоростных двигателях размещаются одна переключаемая и одна непереключаемая обмотка, а в четырехскоростных — две переключаемые обмотки, позволяющие получить четыре синхронные частоты вращения, например 3000/1500/1000/500 об/мин. Двигатели с переключением числа пар полюсов, как правило, имеют короткозамкнутый ротор с обмоткой типа беличьей клетки. Такой ротор обеспечивает возможность работы без дополнительных пересоединений в его цепи. В случае фазного ротора в многоскоростных двигателях потребовалось бы производить переключения одновременно на статоре и роторе, что усложнило бы конструкцию ротора и эксплуатацию таких машин. К положительным показателям многоскоростных асинхронных двигателей следует отнести экономичность и относительно большой диапазон регулирования частоты вращения ротора. Недостатком данного способа регулирования является указанная выше невозможность плавного изменения частоты вращения.

Как отмечалось, в рамках единой общепромышленной серии асинхронных двигателей 4А выпускается модификация многоскоростных двигателей, предназначенных для работы на двух, трех или четырех скоростях. Регулирование частоты вращения изменением скольжения является одним из простых способов регулирования. В то же время при изменении (увеличении) скольжения изменяются (увеличиваются) потери в обмотке ротора, что приводит к уменьшению КПД при регулировании.

Регулирование скольжения можно осуществлять как со стороны статора, так и со стороны ротора. Естественно, что во втором случае ротор должен быть фазным и иметь выведенную на контактные кольца обмотку. При регулировании со стороны статора изменяют приложенное к его обмотке напряжение. Увеличение напряжения сверх номинального приводит к насыщению магнитной цепи двигателя и потому не применяется.

Для регулирования частоты вращения уменьшают напряжение питания. При этом развиваемый двигателем момент изменяется пропорционально квадрату напряжения и соответственно изменяются механические характеристики двигателя, в результате чего изменяются и значения рабочих скольжений. При регулировании со стороны ротора в основном применяется реостатное регулирование частоты вращения путем введения в цепь обмотки ротора добавочных активных сопротивлений (резисторов). При этом важно заметить, что изменение в широких пределах частоты вращения двигателя при данном способе регулирования не повлечет за собой изменения максимального (критического) момента. Таким образом, перегрузочная способность двигателя при регулировании не снижается.

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Читайте также:

  1. O Регулирование.
  2. А. Регулирование личных и имущественных отношений
  3. Автоматическое ограничение снижения частоты
  4. Автоматическое регулирование возбуждения, напряжения и реактивной мощности
  5. Антимонопольное регулирование в России
  6. Бюджетно-налоговое регулирование
  7. В феврале 1816 г. после возвращения большей части русской ар-
  8. Валютное регулирование, его направления, принципы.
  9. Валютный рынок и валютное регулирование.
  10. Вероятностьмалигнизации доброкачественных опухолей (т. е. пре­вращения в злокачественные).
  11. Взаимодействие ультразвука различной частоты и интенсивности с веществом. Применение ультразвука в медицине.
  12. Виды экономических циклов. Антициклическое регулирование

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части — статора, на котором расположены три обмотки (фазы), сдвинутые одна относительно другой на угол 120°, и вращающейся части — роторас соответствующей обмоткой . Фазы статора размещены равномерно по окружности статора; они соединяются в звезду или в треугольник и подключаются к сети трехфазного тока. Обмотка ротора в такой машине выполняется трехфазной или многофазной и размещается равномерно вдоль окружности ротора. Фазы ее в простейшем случае замыкаются накоротко.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора, индуктирует в них э. д. с. Под действием э. д. с. по проводникам ротора будет проходить электрический ток. В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникают электромагнитные силы, действующие на провода обмотки ротора.Суммарное действие всех этих сил создает вращающий момент М, который приводит ротор во вращение в направлении магнитного поля. Величина э. д. с., индуктированной в проводниках обмотки ротора, зависит от частоты их пересечения вра­щающимся полем, т. е. от разности частот вращения магнитного поля n1 и ротора n2. Чем больше разность n1-n2, тем больше величина э. д. с. Следовательно, необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения n1 и n2. По этой причине машина называется асинхронной (ротор ее вращается не синхронно с полем). Иногда ее называют также индукционной, ввиду того что ток в роторе возникает индуктивным путем, а не подается от какого-либо внешнего источника.

Современные асинхронные двигатели не имеют простых и дешёвых устройств для плавного регулирования скорости вращения ротора. Этот существенный недостаток асинхронных двигателей ограничивает их область применения и позволяет двигателям постоянного тока во многих успешно конкурировать с асинхронными двигателями.

Способы регулирования скорости вращения ротора вытекают из формулы:

Следовательно, ее можно регулировать, изменяя частоту f питающего напряжения, число пар полюсов ри величину скольжения s. Последнее при заданных значениях момента на валу М и частоты f можно изменять путем включения в цепь добавочного активного сопро­тивления. Рассмотрим более подробно эти способы.

1. Регулирование путем изменения частоты питающего напряжения осуществляют включением в цепь преобразователя частоты, к которому должен быть подключен асинхронный двигатель. На основе полупроводников созданы надежные статистические преобразователи ча­стоты. Частотный способ регулирования скорости является весьма перспективным, т. к. он обеспечивает глубокое, плавное и экономичное регулирование частоты вращения. Однако для его выполнения требуется специальный источник питания обеспечивающий U/f=const. В качестве такого источника используют синхронные генераторы с приводом от двигателя постоянного тока. В последнее время для частотного регулирования разработаны статические источники питания на транзисторах и тиристорах.

2. Регулирование путем изменения числа пар полюсовпозволяет получить ступенчатое изменение частоты вра­щения.Это экономичный и сравнительно простой способ не даёт возможность плавно регулировать скорость. Если нужно получить три или четыре скорости, то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении которой можно получить еще две скорости. Асинхронные двигатели с переключением числа полюсов называются многоскоростными. Многоскоростные двигатели имеют следующие недостатки: большие габариты и массу по сравнению с двигателями нормального исполнения, а следовательно, и большую стоимость. Кроме того, регулирование осуществляется большими ступенями; например, при частоте 50 Гц частота вращения поля при переключениях изменяется в отношении 3000:1500:1000:750.

3. Регулирование частоты вращения изменением скольжениядостигается путем, включения в цепь ротора добавочного активного сопротивления, поэтому может быть использовано только для двигателей с фазовым ротором. При включении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений изменяется форма механиче­ской характеристики двигателя. Поэтому в цепь этой обмотки при помощи контактных колец и щёток включают регулировочный реостат, с помощью которого плавно меняют сопротивление обмотки, скольжение и скорость двигателя. Реостат, служащий для этой цепи, называется регулирующим или пускорегулирующим.

Этот способ регулирования позволяет плавно изме­нять скорость вращения в широких пределах, поэтому он получил наибольшее распространение. Недостат­ками его являются большие потери энергии в регулировочном реостате, (при скольжении S=0,5 половина энергии, передаваемой в ротор вращающимся магнитным полем, расходуется на ненужный нагрев ротора и регулировочного реостата, кроме того, наличие колец и щёток усложняет эксплуатацию машины и резко снижает её надёжность), поэтому его используют обычно при кратковременных режимах работы двигателя ( при пуске ).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Одним из недостатков АД является неэкономичное регулирование частоты вращения.

Изменение скольжения может быть достигнуто либо увеличением сопротивления цепи ротора, либо изменением потока. Первый способ применим лишь для АД с фазным ротором. Он дает возможность регулировать частоту вращения в широком диапазоне (практически от s = 1 до s = sHOM), но не экономичен, так как в дополнительно введенных в цепь обмотки ротора резисторах возникают большие потери от полного тока ротора.

Изменение потока машины осуществимо, например, путем изменения питающего напряжения, но возможно лишь в сторону его уменьшения. Скольжение АД при этом возрастает, но одновременно пропорционально квадрату напряжения уменьшается его перегрузочная способность, поэтому возможный диапазон регулирования частоты вращения АД невелик. По экономичности метод регулирования потоком примерно равноценен регулированию введением добавочного сопротивления в цепь ротора, так как с уменьшением потока возрастают токи статора и ротора и соответственно увеличиваются электрические потери при незначительном снижении потерь в стали.

Изменение частоты вращения поля пс достигается либо регулированием частоты тока питания, либо изменением числа полюсов обмотки статора. Регулирование изменением частоты тока питания в последние годы получает все большее распространение в связи с развитием и совершенствованием тиристорных преобразователей. Основным недостатком данного метода наряду с высокой стоимостью самого преобразователя, некоторым снижением надежности работы всей установки и увеличением ее габаритов является несинусоидальность тока на выходе преобразователя, отражающаяся на технических показателях АД.

Регулирование частоты вращения путем изменения числа полюсов статора широко распространено во многих приводных установках. Обмотки АД с переключением числа пар полюсов дают возможность ступенчатого (две, три или четыре ступени) регулирования частоты вращения. Многоскоростные АД применяются во многих промышленных приводах и выпускаются электромашиностроительными заводами как модификации основных серий машин общего назначения. Основным недостатком данного метода является невозможность плавного регулирования и меньшее, чем в обычных АД, использование активного объема машины: габаритные размеры многоскоростных АД всегда больше, чем односкоростных тех же мощности и частоты вращения.

В некоторых установках применяют способ регулирования частоты вращения введением добавочной ЭДС в цепь фазного ротора.

Источником добавочной ЭДС, частота которой должна быть равна частоте тока ротора (/2 = s/j), может служить электромашинный или тиристорный преобразователь, частота на выходе которого определяется частотой вращения регулируемой машины.

Другие возможные методы регулирования частоты вращения АД не получили распространения.

9.1.5. Специальные режимы асинхронных машин

В ряде специальных установок асинхронные машины с фазными роторами используются в качестве преобразователей частоты, для изменения фазы (фазовращатели) и для изменения напряжения (индукционные регуляторы).

В преобразователях частоты напряжение снимается с контактных колец фазного ротора, вращающегося от приводного двигателя. Статор машины подключается к сети с частотой f у Переменная частота тока ротора определяется соотношением частоты вращения поля статора и частоты вращения приводного двигателя:

Регулирование частоты /2 достигается изменением частоты вращения ротора приводного двигателя пр.

Для изменения фазы напряжения используют заторможенную асинхронную машину. Напряжение снимают с контактных колец ротора, при этом фаза напряжения определяется взаимным положением осей

обмоток ротора и статора (рис. 9.9). Для изменения положения ротора относительно статора и фиксации его в нужном положении используют червячную передачу с ручным или электрическим приводом от вспомогательного двигателя.

Для плавного изменения напряжения используют асинхронную машину, работающую в трансформаторном режиме (индукционный регулятор). К сети подключают обмотку заторможенного фазного ротора. Последовательно с каждой ее фазой по автотрансформаторной схеме (рис. 9.10) соединяют фазы обмотки статора, играющие роль вторичной обмотки автотрансформатора. При повороте ротора относительно статора из-за изменения взаимного положения их обмоток напряжение регулятора меняется:

где Ui и Е2 напряжение и ЭДС соответственно обмоток ротора и статора (см. рис. 9.10).

Поворот и фиксирование положения ротора относительно статора осуществляется так же, как и в фазорегуляторе, т. е. с помощью червячной передачи с ручным или электрическим приводом от вспомогательного электродвигателя. Индукционные регуляторы применяются в промышленных установках для плавного регулирования напряжения.

Рис. 9.9. Схема включения обмоток и векторная диаграмма напряжений фазовращателя

Рис. 9.10. Схема соединения обмоток и векторная диаграмма напряжений трехфазного

9.2. Асинхронные двигатели серии 4А

9.2.1. Структура и характеристика серии

Серия включает основное исполнение АД, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения соответствуют общим требованиям и предназначены для нормальных условий работы (двигатели общего назначения). Они выпускаются во всем диапазоне мощностей и высот оси вращения, охватываемых серией. Это трехфазные АД с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту питания 50 Гц, имеющие степень защиты IP44 или IP23.

К электрическим модификациям АД серии 4А в Справочнике отнесены АД с повышенным пусковым моментом, с повышенным номинальным скольжением, многоскоростные, двигатели с частотой питания 60 Гц.

К конструктивным модификациям АД серии 4А отнесены АД с фазным ротором, малошумные, со встроенными электромагнитными тормозами, встраиваемые, со встроенной температурной защитой, для моноблочных насосов.

Модификации исполнений по условиям окружающей среды включают АД тропического исполнения, химостойкие, сельскохозяйственного, влагоморозостойкого, пыле-защищенного и рудничного исполнений.

К специализированным исполнениям АД

серии 4А отнесены высокоточные двигатели, двигатели привода лифтов, частотно-управляемые и двигатели для привода деревообрабатывающих станков.

В серии 4А принята следующая система обозначений:

где 1 — название серии (4А);

2 — исполнение АД по способу защиты:

буква Н — исполнение IP23, отсутствие буквы означает исполнение IP44;

3 — исполнение АД по материалу ста-

нины и щитов: А — станина и щиты алюминиевые; X — станина алюминиевая, щиты чугунные (или обратное сочетание материалов); отсутствие буквы — станина и щиты чугунные или стальные;

4 — высота оси вращения, мм (две или

5 — установочный размер по длине ста-

нины: буквы S, М или L (меньший, средний или больший);

6 — длина сердечника: А — меньшая, В —

большая при условии сохранения установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, М или L) выполняется только одна длина сердечника;

7 — число полюсов АД (одна или две

8 — климатическое исполнение и катего-

Различные модификации и специализированные исполнения АД серии 4А обозначают дополнительными буквами, место которых в обозначении установлено для каждой из модификаций особо (см. пп. 9.2.5-9.2.25).

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.

Асинхронный двигатель наиболее просты в изготовлении и наиболее дешёвые, поэтому применение их в регулируемых электроприводах весьма перспективно. Известны десятки способов регулирования частоты вращения асинхронного двигателя, однако до сих пор не найдено дешёвой и экономичной системы регулирования. Из формулы следует, что скорость ротора ( ) можно регулировать тремя способами: путём изменения частоты сети ( ), числа пар полюсов машины ( р ) и скольжения (S).

Регулирование скорости путём переключения числа полюсов ступенчатое. При жёстких механических характеристиках двигателя, когда скольжение изменяется в небольших пределах, регулирование скорости экономичное. Следует иметь в виду, что ступени частоты вращения при частоте 50 Гц и р = 1 и 2 соответственно 3000 или 1500 об/мин, а при р = 5 и 6 – 600 и 500 об/мин. При большем числе полюсов разница между синхронными частотами вращения уменьшается.

Для изменения числа полюсов на статоре в одни и те же пазы можно уложить две отдельные обмотки с разными числами полюсов. В зависимости от необходимой частоты вращения включается одна или другая обмотка. При этом поочерёдно работают одна или другая обмотка, что снижает использование материалов. Поэтому желательно иметь одну обмотку и путём изменения схемы обмотки переключать число полюсов.

В малых машинах применяют независимые обмотки для разных чисел полюсов, в больших пользуются одной и той же обмоткой с переключением числа полюсов. Для этого можно применить любую обмотку переменного тока, сделав в ней ряд дополнительных выводов и соединений между отдельными катушками и фазами.

Роторные обмотки двигателей с переключением числа полюсов. Обычно применяют коротко – замкнутые обмотки в виде беличьего колеса, т.к. они пригодны для любого числа полюсов. С электрической точки зрения беличьё колесо представляет собой многофазную обмотку, соединенную в звезду и замкнутую накоротко. При этом обмотки всех пар полюсов соединены параллельно. В беличьем колесе число фаз m2=z2/p, где z2 – число стержней на роторе, р – число пар полюсов.

Ротор с фазными обмотками должна переключаться на разное число полюсов. Переключение числа полюсов осуществляется аналогично переключению обмотки статора.

Двигатели с изменением числа полюсов называют многоскоростными.

Возможно переключение числа пар полюсов путём изменения схемы обмотки иллюстрирует рис. 3.22: При соединении обмоток по а) получают четыре полюса, а по б) – два.

Рисунок 3.22 Переключение числа пар полюсов: а) р=2; б) р=1
а)
τ
N
S
N
N
S
б)
τ
N
S

При переключении числа полюсов полюсное деление изменяется в 2 раза, при это изменяется и электрический угол фазной зоны с 60 на 120˚. Чтобы направление вращения поля при переключении числа полюсов оставалось неизменным, необходимо изменить порядок следования фаз путём переключения обмоток. На рис. 3.23 а) приведена схема включения обмоток по схеме звезда, а на рис. 3.23 б) показано переключение обмоток статора на схему двойная звезда:

Рисунок 3.23 Схема включения обмоток статора асинхронной машины по схеме звезда а) и по схеме двойная звезда б)

При таком переключении частота вращения изменяется в 2 раза, а

момент остаётся тем же.

На рис. 3.24 приведено переключение обмоток с на , которое приводит к увеличению скорости в 2 раза, момент асинхронного двигателя снижается в 2 раза, а мощность постоянна

Рисунок 3.24 Переключение обмоток

асинхронного двигателя с а) на б)

При проектировании многоскоростных двигателей стремятся сохранить высокие энергетические показатели на всех синхронных частотах вращения. Поэтому многоскоростные машины получаются с большим расходом активных материалов на единицу мощности по сравнению с обычными асинхронными двигателя.

Несмотря на то, что многоскоростные двигатели требуют сложной коммутационной аппаратуры и имеют несколько худшие энергетические показатели, они достаточно широко применяются в промышленности для привода станков, лифтов, вентиляторов и насосов, т.е. там где допустимо ступенчатое регулирование частоты вращения.

В серии 4А предусмотрен выпуск многоскоростных асинхронных двигателей на базе односкоростных с использованием сердечника статора и ротора базовых машин на мощности 0,12 – 50 кВт на две, три и четыре синхронных частоты вращения.

Наиболее простым способом, обеспечивающим плавное регулирование частоты вращения асинхронного двигателя, является изменение скольжения. Принципиальным недостатком этого способа регулирования частоты вращения является низкий кпд, т.к. потери в роторе пропорциональны скольжению. И какие бы не предлагались варианты схем изменения скольжения, а их существует десятки, в электромеханическом преобразователе энергии преобразование в тепло и в механическую мощность имеет равные возможности. В асинхронном двигателе эта связь проявляется особенно наглядно т.к. Рэ2эм S. Эта связь не зависит от способа изменения скольжения, когда в процессе регулирования участвует одна машина.

Наиболее распространённые способы изменения скольжения в асинхронном двигателе – это изменение напряжения, введение сопротивления в цепь ротора, искажение симметрии подводимых напряжений и введение ЭДС в цепь ротора.

При изменении напряжения источника питания изменяется максимальный момент пропорционально квадрату напряжения, а критическое скольжение остаётся неизменным (Рис. 3.25). При уменьшении U1 изменяется точка устойчивой работы системы двигатель – нагрузка и изменяется скольжение от S1 до S3. Пределы регулирования зависят от вида механической характеристики двигателя и нагрузки. Чтобы расширить пределы регулирования – отношение максимальной частоты вращения к минимальной (nmax : nmin) необходимо иметь мягкую механическую характеристику двигателя, когда критическое скольжение находится в пределах 1 ÷ 3.

Рисунок 3.25 Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения источника тока и нагрузки Ме

Изменять частоту вращения а.д. можно, вводя активное сопротивление в цепь ротора (Рис. 3.26).

Рисунок 3.26 Механическая характеристика асинхронного двигателя при изменении сопротивления в цепи ротора и нагрузки Ме

В двигателе с фазным ротором регулировочный реостат подключается к контактным кольцам, и при изменении активного сопротивления резистора двигатель плавно или ступенчато, в зависимости от конструкции трёхфазного резистора, переходит с одной механической характеристики на другую.

Преимущество регулирования частоты вращения путём изменения активного сопротивления ротора в том, что максимальный момент остаётся неизменным, т.к. не изменяется напряжение, подводимые к двигателю. Включение резистора в обмотку ротора приводит к тому, что частично потери в роторе выделяются и в резисторе, пропорционально отношению активных сопротивлений обмотки ротора и резистора. Выведение потерь из машины даёт возможность уменьшить габариты машины.

При регулировании частоты вращения асинхронных исполнительных двигателей находит применение комбинированный способ регулирования, когда изменяют подводимое к двигателю напряжение и активное сопротивление ротора.

При изменении частоты вращения ротора, изменяется частота тока в роторе f2=Sf1. За счёт изменения f2, при этом за счёт вытеснения тока в роторе можно получить необходимый закон изменения R2. При увеличении f2 растёт активное сопротивление короткого замыкания обмотки, выполненной в виде диска, и частота вращения изменяется за счёт изменения напряжения и активного сопротивления обмотки ротора.

Регулирование напряжения на выводах двигателя осуществляется путём включения реакторов насыщения, магнитных усилителей, автотрансформаторов и тиристорных преобразователей напряжения. Последние в настоящее время получили наибольшее распространение.

Тиристорные преобразователи напряжения включают последовательно в обмотку статора двигателя (Рис. 3.27).

Через преобразователь проходит вся мощность двигателя, и габариты преобразователя несмотря на применение тиристоров в 1,5 – 2 раза больше двигателя.

Магнитные усилители в качестве регуляторов применяют реже, т.к. они имеют достаточно большие габариты.

Мощность скольжения S может быть использована или частично возвращена в сеть, если использовать дополнительно другие машины или статические преобразователи энергии.

А
В
С
Рисунок 3.27 Тиристорный преобразователь напряжения включенный в цепь статора асинхронного двигателя

Такие схемы регулирования называются каскадными (Рис. 3.28).

Рисунок 3.28 Каскадная схема регулирования скорости асинхронного двигателя

Схема (Рис. 3.28) работает следующим образом. Мощность скольжения асинхронного двигателя после выпрямления подаётся на двигатель постоянного тока (ДПТ) на валу которого находится синхронный генератор (СГ). Синхронный генератор отдаёт энергию в сеть. Недостаток наличие машины постоянного тока и силовых выпрямителей. Габариты двигателя и выпрямителей зависят от пределов регулирования.

Есть много других схем регулирования путём изменения скольжения.

Наиболее перспективный способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя является частотный. (Рис.3.29) изменение частоты и напряжения источника питания осуществляется преобразователем частоты (ПЧ).

Рисунок 3.29 Регулирование скорости асинхронного двигателя ПЧ.

При преобразовании частоты f1 и напряжение сети ПЧ обеспечивает работу АД при постоянном потоке, U/f = const. Регулирование экономичное, однако через преобразователь проходит вся мощность, и габариты преобразователя частоты превышают габариты двигателя.

Регулировать частоту можно в статоре или в роторе. В двигателях большой мощности удобнее регулировать частоту в роторе, т.к. мощность скольжения *S значительно меньше мощности обмотки статора. Поэтому преобразователь частоты имеет меньшие габариты. В этом случае мощность в воздушный зазор поступает со стороны статора и ротора. Такие машины получили название асинхронный двигатель двойного питания, а способ называют введением ЭДС в цепь ротора. Этот способ занимает среднее положение между частотным способом и способом изменения скольжения.

Несмотря на применение тиристоров частотный привод всё ещё не занял доминирующего положения в регулируемых приводах с асинхронным двигателем. В последнее время в связи с появлением силовых транзисторов при параллельном их соединении появилась возможность создать дешёвый малогабаритный преобразователь частоты на мощность в несколько десятков кВт. Следует иметь в виду, что введение в энергосистему нелинейных элементов(преобразователь частоты) приводит к появлению высших гармоник в сети и искажению синусоидальности напряжений. Ухудшение качества электроэнергии приводит к потерям в энергосистеме.

Статья написана по материалам сайтов: studopedia.su, sinref.ru, helpiks.org.

«

Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий