Способы регулирования скорости вращения ротора в асинхронном двигателе

6 СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА                     

                     В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ

Так как ротор всегда вращается в сторону вращения магнитного поля статора и при номинальном сопротивлении со скоростью: 

                                  nн  =(0,92 – 0,98)* n0                                                                             (6.1)

         Из чего следует, что изменяя скорость вращения магнитного поля статора, можно изменить скорость вращения ротора. Следовательно

                                  (0,92 – 0,98)*(60*f1)/р                                                    (6.2)      

         С помощью изменения пар полюсов и частоты питающего напряжения.

Т.к. установившаяся  скорость вращения ротора характеризуется  равенством

                              Мэ = Мнагр;   n=nуст  Мэ - Мс= к*ј                              (6.3)

         Изменяя электромагнитный момент, меняется скорость вращения ротора за счет свойства саморегулирования в а.д.

         Тогда из уравнения механической характеристики следует, что

                                    Мэ=                                                     (6.4)

поэтому изменение напряжения питания в квадратической зависимости приведет к изменению скорости вращения ротора.

         Из вышеизложенного следует, что в а.д. с короткозамкнутым ротором 

скорость вращения ротора можно регулировать:

1.  изменением числа пар полюсов (полюсное регулирование );

2.  изменением  частоты напряжения питания (частотное регулирование);

3.  изменением величины напряжения питания обмоток статора – необходим регулятор переменного напряжения (изменением скольжения).

         Регулирование скорости вращения ротора изменением числа пар                                   полюсов

При  реализации данного способа возникает необходимость в:

1.  в многополюсной машине, чем выше число пар полюсов, тем больше диапазон регулирования скорости вращения;

2.  электромеханический или электронный переключатель, с помощью которого происходят коммутации полюсности машины

         Пусть а.д. с короткозамкнутым ротором включить в сеть с номинальным напряжением, номинальной частотой, работает на номинальную нагрузку в однополюсном режиме.

Тогда 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

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

            Р=1

         Пусть с помощью электромеханического переключателя или электронного ключа при данных условиях перешли в двухполюсный режим. Р=2 =› n′0=(60*f1)/p=(60*50)/2=1500 об/мин, следовательно скорость вращения м.п. статора стала меньше, чем скорость вращения ротора.

Т.е. при переходе в двухполюсный режим , перешли из двигательного режима в режим генераторного торможения, которых характеризуется тем, что по отношению к двигательному режиму изменили направления:

         1. скорость пересечения магнитными силовыми линиями магнитного поля статора витков обмотки ротора  -  ∆n=n0 – n=1500 - 2940= -1440 об/мин;

         2.  скольжение Ѕ = ∆n/ n0= (n′0  - n)/ n′0 =1440/1500 ≈(-)1;

 - э.д.с. наведенное в роторе и ток ротора е2S=е2* Ѕ= е2*(-)1 =›

 І2=Е2 /Ζ2 = е2*(-)1 /Ζ2 ;

         3. электромагнитный момент;

         4. электродвижущая сила.

         Т.к. при переходе в двухполюсный режим, э.д.с. наведенная в роторе увеличилась в 50 раз, что привело к увеличению в такое же количество раз тока ротора, статора  - электродинамической перегрузе  обмоток статора и ротора. Для уменьшения  электродинамических перегрузок:

         1. перед переходом в двухполюсный режим с помощью электронных устройств произвести отключение а.д. от сети.

         2. контролируя уменьшение скорости вращения ротора или зная расчетное время торможения, нужно при выравнивании скорости вращения ротора со скоростью вращения м.п. статора, автоматически включить а.д. в сеть, т.е.                                                     

                                                     n = n′0    

при данном условии обеспечивается режим идеального х.х., который характеризуется тем, что равны нулю:

         - э.д.с. наводимая в роторе;

         - ток ротора;

         - Мэ и  Fэ.

         Тогда под воздействием момента нагрузки на валу двигателя скорость вращения ротора будет продолжать уменьшаться – переход в двигательный режим работы.

 

         При увеличении силы действующей на обмотку и электромагнитного

момента  -   механическая перегрузка а.д.

         Из уравнения движения следует, что под действием увеличивающегося электромагнитного момента и момента нагрузки на валу двигателя, скорость вращения ротора с большим темпом  изменения скорости начнет уменьшаться. Уменьшение скорости вращения ротора под действием двух моментов приведет к уменьшению скорости пересечения магнитными силовыми линиями магнитного поля статора витков обмотки ротора.

                          ∆n=2940 об/мин  ↓  ↓

                                                     Мэ Мн

И как следствие, с большим темпом, равным темпу снижения скорости будут уменьшаться:

         - э.д.с., наводимое в роторе;

         - ток ротора;

         - электромагнитный момент и электромагнитная сила.

               ↓↓  | S | = ∆n/ n′0  = (n′0   -  n↓↓) / n′0    

                         ↓↓  е2S=е2* | S |   ↓    ↓         =›      ↓    ↓  I2 =E2 ↓↓ /Z2              =›

                                Мэ Мс               Мэ Мс

              Ф ≠ f(n) – const

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

  ↓   ↓ I2                  Мэ Мс        Мэ Мс                        

                Мэ Мс              

         Уменьшение скорости ротора будет происходить до  выравнивания со скоростью статора (под воздействием двух моментов).

         Если скорость ротора стала равной скорости м.п. статора, то наступил режим идеального холостого хода.

              n = n′0 =1500 об/мин     =›    ∆n=n0 – n   =0 , следовательно