Пуск и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Пусковые свойства АД определяются значениями

пускового тока I п и пускового момента Мп:

В момент

IП

U1

пуска S =1

(r r )2

( x

x )2

1

2

1

2

МП

m1 U12 r2 p

2 f

(r r )2 (x x )2

1

1

2

1

2

Два пути улучшения пусковых свойств АД:

1)

Уменьшение

U

1

снижение и I п,

и Мп

2)

Увеличение r.2

снижение I п

и увеличение Мп

Пуск асинхронных двигателей с к. з. ротором

а) пуск непосредственным включением в сеть:

пусковой ток Iп = (5 ÷7) Iн , но значительный Мп

Применяется в АД мощностью до (30÷50) кВт

Пуск асинхронных двигателей с к. з. ротором

б) пуск при пониженном напряжении:

снижение пускового тока I п сопровождается снижением пускового момента Мп

M	U1н

U1=0,8U1н

Mпн

Mп=0,64Mпн

Понижение напряжения посредством реакторов и автотрансформаторов

А В С

А В С

G1	G2	G3			АТр
С1	С2	С3	С1	С2	С3

С4	С5	С6	С4	С5	С6
	М			М

1 S

Пуск асинхронных двигателей с к. з. ротором

б) пуск при пониженном напряжении:

- переключением обмотки статора со звезды на треугольник

А В С	UфY	Uф
		3

С1 С2 С3

С4 С5 С6 «∆» S

«Y»

М

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

А	В		С
	С2		ПР
			1
			2
С4	С5		3
			M	3	2	1
	С6
С1		С3	Ммакс

Mн

Sн

1

S

АД с КЗР и улучшенными пусковыми характеристиками
- двигатель с глубокими пазами на роторе
h	- эффект «вытеснения тока»
		h
	Пуск	Работа
	S=1	Sн= 0,05
	J, А/мм2	J, А/мм2

f2 = f1·S = f1 f2 = f1·S = 0,05·f1

- пазы ротора «бутылочной формы» - двигатель с двумя клетками на роторе

пусковая

рабочая

Регулирование частоты вращения АД n2 n1(1 S) 60pf1 (1 S)

Частоту вращения ротора АД можно регулировать изменением:

1)скольжения S;

2)частоты тока в обмотке статора f1;

3)числа пар полюсов в обмотке статора p.

1)Изменение скольжения возможно:

а) изменением подводимого напряжения; б) нарушением симметрии этого напряжения;

в) изменением активного сопротивления обмотки ротора.

M	1.а	изменением подводимого напряжения
Mн	U1н		Недостатки этого способа:
			- узкий диапазон регулирования;
	U1=0,8U1н		- неэкономичность регулирования
			(необходимость в дополнительном
	SнS' Sкр	S	оборудовании).

Регулирование частоты вращения АД

А	В	С	1.б	нарушением симметрии подводимого напряжения
АТр			Вращающееся магнитное поле становится эллиптическим
			и приобретает обратную составляющую, создающую
			тормозящий момент Мобр.
С1	С2		С3	Недостатки этого способа:
				- узкий диапазон регулирования;
				- снижение КПД при увеличении несимметрии.
С4			1.в изменением активного сопротивления обмотки
	С5		С6	ротора
	М		Возможно лишь в АД			M	rд=0 rд1≠0	rд2>rд1
			с фазным ротором
Недостатки этого способа:					Ммакс

-неэкономичность (из-за роста потерь в цепи ротора);

-рост влияния нагрузки на частоту вращения;

- регулирование n2 только «вниз».	Mн
Достоинство:
- обеспечение улучшенных пусковых
характеристик.	SнS1 S2	1	S

Регулирование частоты вращения АД	60f	(1 S)
2) Изменением частоты тока в статоре: n2 n1(1 S)	1
т.е. изменением синхронной частоты вращения	p

за счет использования источников питания с регулируемой частотой тока - преобразователей частоты (электромашинных, ионных, полупровод-

никовых и т.д.)

Достоинство: широкий диапазон регулирования (до 12:1)

Недостаток: преобразователь частоты значительно удорожает установку.

Этот способ применяется: 1) для одновременного регулирования группы АД, работающих в одинаковых условиях;

2) в пожаро и взрывоопасных средах, где применение коллекторных двигателей недопустимо.

3) Изменением числа полюсов обмотки статора

- путем укладки такой обмотки, конструкция которой позволяет получать различное число полюсов, переключая катушечные группы.

Ступенчатое регулирование	p	1	2	3	4	5
(при f1=50 Гц)	n , об/мин	3000	1500	1000	750	600
	1

Применяется только в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. (В АД с фазным ротором пришлось бы переключать и обмотку ротора.)

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Принцип действия однофазного АД

U1

С1

С2

М

Устройство однофазного АД:

- статор, в пазах которого уложена однофазная обмотка;

- короткозамкнутый ротор.

При включении в сеть МДС обмотки статора создает

пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на два потока Фпр и Фобр, вращающихся в противоположные стороны с частотой nпр= nобр= n1.

Скольжение ротора относительно потока Фпр

S (n n ) S

пр 1 n1 2 ;

скольжение ротора относительно потока Фобр

Sобр n1 ( n2 ) 2n1 (n1 n2 ) 2 S. n1 n1

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Например, при n1 =1500 об/мин и n2 =1450 об/мин

Sпр=0,033 и Sобр=1,967, т.е. Sпр< Sобр

Следовательно, частота токов в роторе, наведенных прямым и обратными потоками f2обр >>f2пр, а индуктивное сопротивление обмотки ротора току

I2обр во много раз больше активного сопротивления.

Этот ток I2обр является почти чисто индуктивным и оказывает сильное

размагничивающее влияние на обратное поле Фобр и тогда Mобр << Mпр.

	M											В результате однофазный АД имеет
						Mпр					вращающий момент M = Mпр - Mобр
		M										График M = f(S) может быть получен
												наложением графиков Mпр = f(S) и
	2	1,5		1		0,5		0
										S		Mобр = f(S)
	0
		0,5		1		1,5		2
											При Sпр= Sобр=1 момент Mпр = Mобр
		Mобр
												Пусковой момент однофазного АД
												равен нулю