3.2.8. Электромеханические характеристики многоскоростных асинхронных двигателей

Поскольку скорость вращения электромагнитного поля статора, как это следует из (3.3), зависит от числа пар полюсов двигателя р_п, то 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 значениями р_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_п достигается переключением секций этой обмотки. Наибольшее распространение получили две схемы обмоток: звезда () – двойная звезда () и треугольник (∆) – двойная звезда.

Рассмотрим схему звезда – двойная звезда (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 полюсов р_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 полюсов р_п=2, то номинальная скорость вращения будет 1470 об/мин (n₀=1500 об/мин). Переключив обмотки для соединения в звезду (), получим р_п=4 и номинальную скорость вращения 735 об/мин (n₀=750 об/мин).

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

при схеме ,

при схеме ,

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. .

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.

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.