2.15. Способы регулирования частоты вращения

Регулирование частоты вращения – это изменение угловой скорости ротора в результате воздействия на двигатель со стороны эксплуатирующего персонала. При этом предполагается, что механическая характеристика нагрузки при регулировании остается прежней.

Угловая скорость ротора определяется выражением , откуда следуют две возможности для ее регулирования:

– изменением угловой скорости магнитного поля ;

– изменением скольжения .

Изменение угловой скорости

может быть получено тремя способами:

– изменением частоты тока ;

– изменением числа пар полюсов обмоток двигателя;

– применением каскадного соединения двух асинхронных машин.

Изменение скольжения может быть достигнуто различными способами, которые разделяют на две группы:

1) способы, при которых мощность скольжения выделяется в виде тепла в электрической цепи обмотки ротора:

– изменение напряжения ;

– введение дополнительного активного сопротивления в цепь ротора;

– введение дополнительных реактивных сопротивлений в цепь ротора;

2) способы, при которых мощность скольжения лишь частично теряется в электрических цепях ротора в виде потерь, а в основном полезно используется:

– введение дополнительной ЭДС скольжения в цепь ротора с помощью электрических или электромеханических каскадных соединений асинхронной машины.

2.16. Регулирование частоты вращения изменением угловой скорости поля

Регулирование частоты вращения изменением частоты тока статора. Данный способ регулирования может быть осуществлен при питании двигателя от источника с независимо регулируемой частотой : электромашинного (синхронного или асинхронного) или статического полупроводникового преобразователя частоты. Если при изменении частотынапряжениеостается постоянным, то будут изменяться потокв машине, использование магнитной системы, максимальный моменти перегрузочная способность. Условие сохранения перегрузочной способности двигателя при одновременном регулировании частоты и напряжения:

.

Требуемый закон регулирования частоты и напряжения определяется моментом характером нагрузки .

При использовании частотно-токового управления воздействие на асинхронный двигатель поступает в виде регулируемого тока и частоты. С помощью обратных связей по току и скорости формируются статические и динамические характеристики заданного качества.

В настоящее время применяется векторное управление асинхронными двигателями. В этом способе не только формируются требуемые гармонические напряжения (или токи) фаз (скалярное управление), но и обеспечивается управление магнитным потоком ротора или главным магнитным потоком.

Регулирование частоты вращения изменением числа пар полюсов обмотки статора применяется в специальных многоскоростных асинхронных двигателях. Такие двигатели имеют на статоре либо две обычные обмотки, выполненные на разные числа полюсов, либо одну полюсно-переключаемую обмотку. Ротор двигателя выполняется с короткозамкнутой обмоткой. Многоскоростные двигатели применяются для привода механизмов со ступенчатым регулированием частоты вращения: металлообрабатывающие станки, лебедки и др.

Различные каскадные соединения электрических машин позволяют получить несколько синхронных скоростей вращения.