Лекция №4

4.1. Регулирование скорости изменением числа пар полюсов

Скорость вращения электромагнитного поля ста­тора зависит от числа пар полюсов дви­гателя р_п,, поэтому имеются специальные модификации асинхронных короткозамкнутых двигателей, позволяющие изменять число пар полюсов машины и тем самым получать две или более (3 и 4) ра­бочие скорости двигателя. Конструктивно изменение числа пар полюсов может быть достигнуто двумя способами. При первом в пазы статора укладываются две или три независимые обмотки с различными значениямир_п. При этом значительно увеличивают­ся габариты двигателей, но возможно получение любого соотно­шения числа пар полюсов.

При другом способе используется для получения различного числа пар полюсов одна и та же обмотка, а изменение р_пдостига­ется переключением секций этой обмотки. Наибольшее распро­странение получили две схемы обмоток: звезда () - двойная звезда () и треугольник (Δ) - двойная звезда.

Рассмотрим схему звезда - двойная звезда (см. рис.3.21). В этой схеме каждая из фазных обмоток состоит из двух секций, которые могут включаться параллельно или последовательно. При параллельном соединении напряжение подводится к сред­ним точкам обмоток, а начала обмоток замыкаются между собой. Образуются две параллельно включенные системы обмоток, со­единенные в двойную звезду (). Такое соединение соответст­вует меньшему числу пар полюсовр_п. Этой схеме соединения отвечает механическая характеристика с индексом на рис.3.21,б.

При последовательном соединении секций обмоток число пар полюсов увеличивается вдвое, поэтому номинальная скорость двигателя в этом случае будет вдвое меньше. Так, напри­мер, если схеме соединения соответствует число пар полю­совр_п= 2, то номинальная скорость вращения будет 1470 об/мин (п₀= 1500 об/мин). Переключив обмотки для соединения в звезду (), получимр_п= 4 и номинальную скорость вращения 735 об/мин (п₀= 750 об/мин).

Рис.3.21. Схема (а) и механические характеристики (б) двухскоростного асинхронного двигателя со схемой соединения

Поскольку длительно допустимый ток в обмотках должен остаться неизменным, то номинальная мощность на валу двига­теля будет:

при схеме Р_дв= 3U₁ · 2I_1н · cosφ₁ · ή_н,

при схеме Р_дв=3U₁ · I_1н · cosφ₁ · ή_н,

Т.е. мощность двигателя при высокой скорости будет примерно в 2 раза выше, чем при низкой скорости. Однако длительно допус­тимый номинальный момент сохраняется постоянным, т к

М_н = Р_н/ω_н

Рассмотрим схему треугольник - двойная звезда (рис.3. 22) В этой схеме соединение обмоток двойная звезда соответствует вы­сокой скорости.

При последовательном включении полуобмоток и соедине­нии их в треугольник число пар полюсов увеличивается вдвое, следовательно, вдвое снижается скорость двигателя.

Рис.3.22. Схема и механические характеристики двухскоростного дви­гателя

Мощность двигателя при этом будет:

здесь U₁– фазное напряжение питания.

Длительно допустимый момент при соединении обмоток в Δ будет в раз больше, чем при соединении в двойную звезду.Таким образом, при обеих схемах соединения двигатель пример­но сохраняет свою мощность.

Двух и многоскоростные двигатели применяются в тех слу­чаях, когда по условиям технологии необходимо иметь две или более фиксированные скорости вращения приводного электро­двигателя.