Частота вращения ротора

Из выражения видно, что частоту вращения ротора можно регулировать изменением любой из трех величин, определяющих частоту вращения ротора: изменением частоты тока сети числа пар полюсов, и скольжения .

Регулирование частоты асинхронных двигателей изменением частоты тока сети сложно, так как для этого необходим какой-либо регулируемый преобразователь частоты или генератор. Этот способ не имел широкого использования, но сейчас - достаточно широко.

Изменение числа полюсов машины возможно либо выполнением на статоре нескольких (обычно двух) обмоток с различным числом полюсов, либо выполнением одной обмотки, допускающей переключение на различное число полюсов.

На статоре может быть помещено две обмотки, каждая из которых допускает переключение на различное число полюсов. Фаза обмотки статора состоит из двух последовательно соединенных катушек и . При соединении проводника с проводником , ток при включении обмотки в сеть в какой-либо момент протекает так, как показано на рисунке 33.1, а.

На статоре получается четыре полюса ( ). При переключении второй катушки (рисунок 33.1,б) изменяется направление тока в этой катушке и

а)

б)

Рисунок 33.1 Схема переключения на различное число полюсов одной фазы обмотки статора

 

число полюсов окажется равным двум ( ). При изменении числа полюсов статора меняются частоты вращения поля статора и ротора. Заводы выпускают двух-, трех- и четырехскоростные асинхронные двигатели.

Такой способ регулирования частоты вращения является экономичным, но имеет тот недостаток, что регулирование частоты получается ступенчатым и регулирование частоты изменением числа полюсов возможно только для двигателей с короткозамкнутым ротором.

В двигателях с фазным ротором число полюсов статора всегда должно быть равно числу полюсов ротора, и при изменении числа полюсов на статоре надо было бы в той же мере изменить число полюсов на роторе, что очень сложно в конструктивном отношении. Более сложное выполнение обмотки статора значительно повышает стоимость и габариты многоскоростных двигателей.

Включение в цепь ротора регулировочного реостата и изменение напряжения сети изменяют скольжение и момент, развиваемый двигателем, который пропорционален квадрату напряжения. Изменение вращающего момента вызовет изменение частоты.

Предположим, что при напряжении сети рабочий процесс двигателя соответствовал точке (рисунок 33.2, а), в которой развиваемый двигателем момент равен тормозному моменту на валу.

 

а)

б)

Рисунок 33.2 – Регулирование частоты вращения измерением скольжения :

а - при изменении напряжения сети;

б – при изменении сопротивления в цепи ротора

 

Если уменьшить напряжение сети до величины , то кривая момента пройдет ниже, равновесие моментов нарушится и частота уменьшится, то есть новый установившийся режим будет в точке при большем значении скольжения. Этот способ регулирования экономичен но не эффективен, так как дает возможность менять частоту лишь в малых пределах до 10 - 15%. При значительном снижении напряжения врашаюший момент резко уменьшается и двигатель не может устойчиво работать.

Регулировочный реостат включают в цепь обмотки фазного ротора подобно пусковому реостату, но в отличие от пускового его рассчитывают на длительное прохождение тока.

Положим, что без регулировочного реостата двигатель работает при частоте, ссоответствующей точке (рисунок 33.2, б). При включении регулировочного реостата ток в роторе уменьшится и уменьшит вращающий момент двигателя и частоту вращения или увеличит скольжение.

При увеличении скольжения повышаются э.д.с. и ток в роторе. Изменение частоты вращения или скольжения будет происходить до восстановления равновесия моментов, то есть пока ток в роторе не примет своего начального значения. При увеличении активного сопротивления в роторе максимальный момент, не изменяясь по величине, сместится в

область больших скольжений и равновесие моментов, то есть новый установившийся режим работы машины, будет в точке , соответствующей меньшей частоте вращения. Этот способ регулирования частоты вращения может быть использован только в двигателях с фазным ротором и несмотря на то, что он неэкономичен (в регулировочном реостате происходит значительная потеря энергии), имеет широкое применение.