Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 47

§ 8.3.  Электроприводы с асинхронными двигателями с фазным ротором и полупроводниковыми преобразователями

Электроприводы с асинхронными двигателями с фазным ротором и полупроводниковыми преобразователями применяются в различных областях техники. Одно из применений этих систем – подруливающие устройства судов. Эти приводы имеют небольшую мощность по сравнению с главным движением и используются преимущественно при швартовке судов, когда использование главного движения затруднено или невозможно.

На рис.8.3.1 изображена схема подруливающего устройства мощностью 500 кВт. Такие устройства разработаны на заводе “Электросила” в 1970-х годах и поставляются по настоящее время.

Рис.8.3.1 Подруливающее устройство по схеме асинхронно-вентильного каскада

Статорная обмотка двигателя рис.8.3.1 подключается непосредственно к питающей сети. Под действием напряжений сети un в обмотке статора протекают токи. Им соответствует магнитное поле двигателя, которое вращается с постоянной скоростью. При неподвижном роторе в его обмотке наводятся ЭДС. Они выпрямляются диодным выпрямителем В и выпрямленное напряжение подается на вход инвертора И. При соответствующем управлении инвертором электроэнергия передается от обмотки статора в обмотку ротора, затем через выпрямитель в цепь выпрямленного тока и через инвертор и трансформатор в питающую электросеть. При увеличении частоты вращения ротора уменьшаются частота и величина ЭДС, наводимых в обмотке ротора магнитным полем. Уменьшаются возможности передачи мощности по указанному контуру. При синхронной частоте вращения ротора ЭДС в обмотке ротора не наводятся и мощность по указанному контуру не передается. Уровень мощности в замкнутом контуре (обмотки двигателя – преобразователь частоты – трансформатор) можно регулировать тиристорным инвертором. При этом регулируется и частота вращения ротора. Чем больше мощности отбирает преобразователь от ротора, тем ниже его частота вращения.

§ 8.4.  Электромеханические характеристики многоскоростных двигателей

При постоянной частоте напряжений питания двигателя скорость вращения ротора определяется числом пар полюсов pп. Предусмотрены специальные исполнения конструкции, позволяющие изменять число пар полюсов и скорость вращения ротора.

Наиболее простым решением является размещение в пазах статора не одной трехфазной обмотки, а нескольких обмоток с различным шагом по пазам, рассчитанных на различное число пар полюсов. При этом частота вращения ротора может изменяться ступенчато путем переключения питания с одной обмотки на другую. Однако такие двигатели имеют большие габариты и низкий КПД.

Чаще для переключения числа пар полюсов используется одна и та же трехфазная обмотка с переключаемыми секциями. Наибольшее распространение получили две схемы обмоток – “звезда-двойная звезда” и “треугольник-двойная звезда”.

На рис.8.4.1 изображены схема статорной обмотки двухскоростного асинхронного двигателя “звезда-двойная звезда”, а также механические характеристики этого двигателя.

Рис.8.4.1 Схема и механические характеристики двухскоростного асинхронного двигателя со схемой соединения обмоток “звезда-двойная звезда”

В схеме рис.8.4.1 каждая фаза обмотки статора содержит две секции, которые включаются последовательно или параллельно. При параллельном соединении секций напряжения подводятся к средним точкам секций, а их начала замыкаются между собой. Образуются две звезды, соединенные параллельно. Такое соединение соответствует меньшему числу пар полюсов и более высокая частота вращения ротора.

При последовательном соединении секций число пар полюсов увеличивается в 2 раза, что соответствует уменьшению в 2 раза скорости вращения ротора.

При схеме “звезда” двигатель имеет мощность