Частота вращения асинхронного двигателя

Способы регулирования частоты вращения 3-фазных асинхронных двигателей

Основные сведения

Формула частоты вращения асинхронного двигателя имеет вид

n = 60f ( 1 – s ) / р,

где:

n – частота вращения, об/мин;

f – частота тока питающей сети;

s – скольжение ротора ( относительное отставание ротора от магнитного поля обмотки статора );

р – число пар полюсов.

Из формулы следует, что регулировать скорость асинхронного двигателя можно тремя способами:

1. изменением частоты тока питающей сети;

2. изменением скольжения;

3. изменением числа пар полюсов.

Кроме того, существует 4-й способ – изменением напряжения на обмотке статора.

Регулирование скорости изменением частоты тока питающей сети – плавное, но требует применения громоздких и дорогих тиристорных преобразователей частоты.

На судах этот способ нашел ограниченне применение, в основном, в электроприводах тяжеловесных лебёдок, грузовых и портальных кранов.

Регулирование скорости изменением скольжения применимо только для двигателей с фазным ротором, т.. осуществляется введением резисторов в цепь фазного ротора.

Регулирование плавное, но требует применения громоздких пускорегулировочных реостатов, в которых выделяется большое количество тепла.

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов применяют только для двигателей с короткозамкнутым ротором.

Теоретически его можно применить и для двигателей с фазным ротором, но в этом случае одновременно с переключением в обмотке статора необходимо производить аналогичные переключения и в обмотке ротора. Это вызовет недопустимое усложнение конструкции и увеличение массогабаритных параметров двигателя.

Недостаток регулирования – его ступенчатость ( в соотношении 1:2:4 или 1:2:6 ) и высокая стоимость полюсопереключаемых электродвигателей.

Область применения на судах – самая распостранённая, в электроприводах грузовых лебёдок и кранов, а также брашпилей и шпилей.

Регулирование скорости изменением напряжения на обмотке статора на судах не нашло широкого применения из-за 2-х недостатков:

1. требуется отдельное устройство ( регулятор напряжения ), позволяющее плавно изменять его выходное напряжение как по величине, так и по фазе;

2. при понижении напряжения возникает опасность опрокидывания двигателя, т.к. при этом резко ( в квадрате ) уменьшается вращающий момент двигателя.

Область применения на судах – ограниченная, в основном, в системах судовой электроавтоматики ( рулевые приводы и авторулевые ) для изменения скорости двухфазных асинхронных двигателей мощностью до 150-200 Вт.

На судах до сих пор наиболее распостраненный способ регулирования – путем изменения числа пар полюсов. Он применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно-швартовных устройств.

Дата добавления: 2017-12-05; просмотров: 221;

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫИ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Способы регулирования скорости асинхронных двигателей

Анализ уравнений асинхронного двигателя позволяет определить возможные способы регулирования его частоты вращения.

АД по своей природе обладает ограниченными регулировочными свойствами. При питании от сети со стабильной частотой двигатель имеет установившуюся скорость, близкую к синхронной, которая вследствие высокой жесткости механической характеристики мало зависит от момента нагрузки.

Согласно (1) при постоянном моменте нагрузки Мс изменение угловой скорости (скольжения) может быть достигнуто за счет изменения напряжения питания статора, величины активных и индуктивных сопротивлений, частоты питающего напряжения и числа пар полюсов машины. Причем изменение синхронной угловой скорости возможно только при изменении частоты питающего напряжения или числа пар полюсов. При любом способе регулирования в роторе выделяется мощность, пропорциональная скольжению двигателя. Различие заключается в величине этой мощности и способах ее поглощения.

Перечисленные основные способы обычно классифицируются следующим образом:

1) параметрическое регулирование, связанное с изменением активных или активно — индуктивных сопротивлений в цепи статора;

2) изменение числа пар полюсов двигателя;

3) изменение параметров источника питания двигателя.

Этот способ осуществляется изменением:

• напряжения питания двигателя;

• частоты источника питания двигателя.

На практике нашли применение:

частотное регулирование скорости асинхронного двигателя, при котором управляют частотой и формируют напряжение на статоре;

• частотно-токовое, при котором управляют частотой и формируют ток статора;

• векторное управление, при котором регулируют частоту и формируют вектор основного потокосцепления двигателя.

При введении добавочных симметричных активных сопротивлений (реостатное регулирование) в статор их величину можно изменять плавно только у двигателей малой мощности, а для двигателей средней и большой мощности необходимо использовать контактные или бесконтактные ключи. Ввиду ограниченного числа ступеней невозможно получить равномерное регулирование скорости. С увеличением добавочного сопротивления снижаются критический момент Мк и жесткость механических характеристик, а потери скольжения полностью выделяются в самой машине.

Этот способ регулирования пригоден только для двигателей, имеющих повышенное скольжение в номинальном режиме. Диапазон регулирования скорости таким способом не превышает 1,15-1,2.

При введении индуктивных сопротивлений в статор также уменьшаются sK и Мк, кроме того, снижается не только КПД двигателя, но и его коэффициент — мощности. Потери энергии скольжения будут такими же, как и при введении активных соп ротивлений.

Многие механизмы не требуют плавного регулирования скорости. В этом случае в приводе можно использовать многоскоростные асинхронные двигатели. Такие двигатели имеют два конструктивных исполнения:

• с уложенными в одни пазы статора несколькими обмотками на различное число пар полюсов;

• с одной обмоткой, допускающей такое переключение ее секций, что образуется различное число пар полюсов.

Многоскоростные двигатели с несколькими обмотками в одном пазу статора существенно уступают второй разновидности по габаритам, массе, КПД, коэффициенту мощности. Однако способ регулирования скорости переключением секций обмотки малопригоден для автоматизации.

В АД с короткозамкнутым ротором имеются два входных независимых управляющих воздействия — амплитуда и частота напряжения, подводимого к статору. Применение тиристорных преобразователей напряжения (регуляторов напряжения), обеспечивающих регулирование амплитуды первой гармоники напряжения при постоянной частоте сети, позволяет обеспечить плавный пуск и оптимизировать энергетические показатели (потери, потребляемую мощность, коэффициент мощности) при изменении нагрузки. Однако, наиболее эффективным и экономичным является частотное регулирование.

Добавить комментарий

Закрыть меню