Способы регулирования скорости вращения ротора в асинхронном двигателе, страница 4

         Тогда из уравнения движения следует, что 0 – Мс=К*J*dn/dt  под воздействием момента нагрузки на валу двигателя  скорость вращения ротора будет уменьшаться. А dn/dt<0     n ↓, поэтому скорость пересечения магнитными силовыми линиями магнитного поля статора витков обмотки ротора, скольжение, э.д.с., наводимое в роторе, ток ротора, электромагнитный момент, электромагнитная сила начнут увеличиваться – переход из режима холостого хода в двигательный режим.

↑∆n=n0 – ↓n       ↑Ѕ = ↑∆n/ n0        ↑е2S =е2* ↑S             ↑I2 =↑E2 /Z2            

               Ф ≠ f(n) – const

                   ↕   =›  ↑ Fэ=Фэ* ↑I2               ↑Мэ=2*↑Fэ*R         

      ↑ I2      

         За  счет свойств саморегулирования скорость ротора уменьшается до тех пор, пока увеличивающийся электромагнитный момент не станет равным моменту нагрузки  на валу двигателя, тогда скорость ротора станет установившейся, меньшей номинальной - dn/dt=0    n = nуст < nном.

           Из выше изложенного следует, что при регулировании скорости вращения ротора частотой питающего напряжения резко увеличиваются электродинамические и механические нагрузки на двигатель. Поэтому в преобразователях частоты должно быть предусмотрено ограничение данных перегрузок за счет ограничителя тока – вставка по току.

   Положительным в данном способе регулирования является:

1.  плавная регулировка скорости вращения ротора в широком диапазоне скоростей;

2.  увеличение частоты питающего напряжения выше номинального (60Гц) позволяет увеличить скорость вращения ротора.д. больше номинальной  по паспортным данным ;

3.  на всем диапазоне изменения частоты питающего напряжения сохраняется жесткость механической характеристики;

4.  при изменении частоты питающего напряжения сохраняется установленная мощность и весогабаритный показатель на единицу мощности.

    Отрицательным является:

1.  для осуществления данного способа регулирования возникает необходимость в дополнительных электронных устройствах (преобразователь частоты), цена которого соизмерима с ценой а.д.;

2.  применение преобразователя частоты в целом приводит к уменьшению к.п.д. за счет потерь в преобразователе;

3.  применение преобразователя частоты приводит к уменьшению надежности привода;

4.  применение преобразователя частоты увеличивает стоимость и весогабаритные показатели на единицу мощности.

         Регулирование скорости вращения ротора, изменением питающего  напряжения обмотки статора.

         Пусть а.д. с короткозамкнутым ротором включен под номинальное напряжение, номинальную частоту, номинальную нагрузку, работает под номинальную нагрузку.

            U1=Uн            nном = (0,92-0,098)* n0=0,92*n0=2940 об/мин

            f1=fн               При этом  ∆n=n0 – n=3000 - 2940=60 об/мин

      Мс = Мсном         Ѕ = ∆n/ n0=60/3000=0,02        

            Р=1

          Пусть с помощью регулятора напряжения, включенного между сетью и а.д., питающее напряжение обмотки статора уменьшается. В следствии чего ток намагничивания уменьшается.

                                           ,

что приведет к уменьшению потока

                                          

следовательно, э.д.с. наводимая в обмотке  статора и  ротора уменьшается.

                                            

тогда э.д.с. вращающегося ротора тоже уменьшается, следовательно, уменьшится и ток ротора. Что приведет к уменьшению в квадратической зависимости электромагнитного момента, электромагнитной силы (за счет изменения двух величин – потока и тока ротора).

         В результате взаимодействия:    

               Ф ≠ f(n) – const

                    ↕   =›  ↓ Fэ=↓Фэ*↓I2            ↓ ↓Мэ=2*↓Fэ*R         

    ↓ I2     

Что подтверждается уравнением механической характеристики а.д.:

                             

         Из уравнения движения следует, что при постоянном моменте нагрузки на валу двигателя, за счет уменьшения электромагнитного момента скорость вращения ротора уменьшается.

                                          ↓↓  Мэ – Мс=К*J*dn/dt

Т.к. dn/dt<0     n ↓. За счет свойств саморегулирования в а.д. уменьшение скорости вращения ротора приведет к увеличению скорости пересечения магнитными силовыми линиями магнитного поля статора витков обмотки ротора, скольжения , э.д.с. наводимого во вращающемся роторе, тока ротора, электромагнитного момента, электромагнитной силы.

↑∆n=n0 – ↓n       ↑Ѕ = ↑∆n/ n0        ↑е2S =е2* ↑S             ↑I2 =↑E2 /Z2            

               Ф ≠ f(n) – const

                   ↕   =›  ↑ Fэ=Фэ* ↑I2               ↑Мэ=2*↑Fэ*R         

      ↑ I2      

         Из чего следует, что изменение электромагнитного момента, электромагнитной силы за счет изменения скорости вращения ротора будет изменяться в линейной зависимости. И уменьшение скорости вращения ротора, которая приводит к увеличению электромагнитного момента будет происходить до тех пор, пока не станет равным моменту нагрузки на валу двигателя, т.е.

                                        ↑ Мэ = Мс

следовательно ротор вращается с установившейся скоростью, меньшей чем номинальная - dn/dt=0    n = nуст < nном.

    Плюсом данного способа регулирования:

1.  плавная регулировка скорости вращения в широком диапазоне.

    Минусом данного способа регулирования является:

1.  необходимость в дополнительных электротехническом устройстве – регуляторе напряжения, применение которого приводит к увеличению стоимости весогабаритных показателей на единицу мощности электропривода;

2.  к уменьшению надежности и установленной мощности а.д..

         Наиболее оптимальным способом регулирования скорости в а.д. является способ изменения частоты питающего напряжения. Потому что осуществляется плавное регулирование скорости вращения ротора(от этого зависит качество выпускаемой продукции, производительность и точность обработки, так как исполнительный орган производственного механизма вращается и перемещается поступательно, с соответствующей этому оптимальному режиму скоростью), сохраняется жесткость механической характеристики, сохраняется установленная мощность и весогабаритные показатели на единицу мощности.