Обзор существующих систем управления асинхронными двигателями. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты подводимого напряжения обмотки статора

Чтобы обеспечить возможность регулирования частоты вращения двигателя, на статоре в общих пазах размещают не одну, а две обмотки, имеющие различные шаги и, следовательно, различное число пар полюсов. В зависимости от необходимой частоты вращения в сеть подключается та или иная обмотка.  Этот способ применяется сравнительно редко, так как имеет существенный недостаток – малое использование обмоточного провода (в работе находится только одна из обмоток).

Значительно чаще изменение числа пар полюсов достигается изменением (переключением) схемы соединений обмотки статора. При переходе с последовательного соединения двух катушек  на  параллельное  соединение число пар полюсов изменяется с 2 на 1. При наличии фазной обмотки на роторе ее также необходимо переключать одновременно с обмоткой  статора. Во избежание этого обмотку ротора у таких двигателей выполняют короткозамкнутой.

Асинхронные   двигатели с переключением   числа   пар полюсов называют  многоскоростными. 

1.4 Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением подводимого напряжения

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей можно осуществлять изменением напряжения подводимого к обмотке статора (но не выше номинального). Так как вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален , то механические характеристики при напряжениях, меньших номинального, пойдут ниже естественной. Если момент сопротивления М_с остается постоянным, то при снижении напряжения скольжение двигателя увеличивается.

Изменение подводимого напряжения чаще всего осуществляется или с помощью реакторов, последовательно включенных с двигателем и подмагничиваемых постоянным током, или за счет импульсной подачи напряжения на обмотки статора. В первом случае при подмагничивании меняется индуктивное сопротивление реактора, что приводит к изменению падения напряжения в нем и, следовательно, напряжения, подводимого к двигателю.

Рисунок 3 – Характеристика асинхронного двигателя при различных  напряжениях     

При импульсной подаче напряжения можно за счет изменения продолжительности импульсов менять среднее значение напряжения, подводимого к двигателю. Здесь также можно применить схему автоматического регулирования.

Регулирование частоты  вращения  двигателей  изменением подводимого напряжения имеет существенный недостаток: в этом случае увеличиваются потери и, таким образом, снижается КПД двигателя.

1.5 Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей путем включения в цепь ротора регулировочного резистора

Регулирование частоты вращения путем включения в цепь ротора регулировочного резистора применяется в двигателях с фазным ротором. Этот способ позволяет плавно и в широких пределах регулировать частоту вращения. Однако практически он применяется для регулирования частоты вращения в сравнительно узких пределах. В  отличие от регулирования частоты вращения асинхронных двигателей  изменением подводимого напряжения здесь токи ротора и статора в процессе регулирования практически остаются неизменными, и возрастание потерь происходит из-за потерь в регулировочном резисторе. Поэтому с точки зрения нагрева двигателя этот способ регулирования является более благоприятным.

1.6 Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей посредством введения в цепь ротора добавочной ЭДС

Частоту вращения асинхронных двигателей можно регулировать, вводя в цепь ротора от постороннего источника добавочную ЭДС, имеющую частоту, одинаковую с основной ЭДС ротора и направленную согласно или встречно с ней. Таким образом, при наличии преобразователя частоты, включенного в цепь ротора, можно плавно и экономично регулировать частоту вращения асинхронного двигателя.

С увеличением встречно направленной ЭДС частота вращения двигателя уменьшается, а скольжение возрастает, а с увеличением согласно направленной ЭДС частота вращения двигателя увеличивается, а скольжение уменьшается.

Отметим, что введением добавочной ЭДС в цепь ротора можно не только регулировать частоту вращения, но и изменять асинхронного двигателя. Для изменения φ добавочную ЭДС следует направлять под углом