4.1 Реостатная характеристика.

Блок-схема (а) и механические характеристики при регули­ровании напряжением для случаев отсутствия (б) и наличия (а) до­бавочного сопротивления в роторе.

4.2 Механические ха­рактеристики при регулиро­вании частоты вращения асинхронных двигателей с помощью изменения частоты питающего напряжения (с учетом влияния активного сопротивления статора.

f1< fn < f2

4.3 Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в обмотке статора

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в обмотке статора обеспечивается благодаря изменению частоты вращения магнитного поля статора.

Как следует из формулы (7), при неизменной частоте в питающей сети частота вращения магнитного поля и определяемая ею частота вращения ротора изменяются обратно пропорционально числу полюсов. Так как число полюсов, фиксированное ступенями, может быть равно 2, 4, 6, 8, 10 и т. д., что при частоте в питающей сети, рав­ной 50 Гц, соответствует синхронной частоте вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д., то указанным способом может быть обеспечено только ступенчатое ре­гулирование.

Изменение числа пар полюсов обычно достигается следующими способами:

1. На статоре двигателя укладываются две не свя­занные между собой обмотки, имеющие разное число пар полюсов, например р1 и р₂. При подключении одной из обмоток к сети переменного тока, например, с числом полюсов р₂ двигатель будет иметь синхронную частоту вращения, соответствующую данному числу полюсов (см. рис. 25, а):

Другая обмотка при этом обесточена. При необходи­мости получения другой частоты вращения п\ обмотка с числом полюсов р2 отключается и включается с числом полюсов р1. Такие асинхронные двигатели получили название двухобмоточных.

2. На статоре укладывается одна обмотка, допускаю­щая переключение на разное число полюсов. Наиболее широко распространены две схемы переключения статорной обмотки двухскоростных двигателей: с треугольника на двойную звезду /YY

и со звезды на двойную звезду Y /YY (звезду с двумя параллельными ветвями).

С хемы соединения обмоток /YY применяются для получения примерно одинакового вращающего момента при обеих частотах вращения. Такие схемы применяются, например, у асинхронных двигателей привода компрессоров, металлорежущих станков и др. Схе­мы соединения обмоток Y /YY используются для приво­дов вентиляторов

На рисунке показаны механические характеристики при регулировании ча­стоты вращения асинхронных двигателей изменением числа пар полюсов при переключении статорной обмотки.

а — треугольник (число пар полюсов 2р=р,)—двойная звезда (2р—Р2>,

б — звезда (2р=рО—двойная звезда (2р=р₂).

число полюсов	синхронная скорость при 50 Гц, 1/мин	схема включения
4/2	1500/3000	/YY
8/2	750/3000	Y/Y
6/4	1000/1500	Y/Y
8/4	750/1500	/YY

Кроме рассмотренных вариантов двухскоростных асинхронных двигателей нашли применение трехскоростные и четырехскоростные двигатели.

В трехскоростных двигателях размещаются одна переключаемая и одна непереключаемая обмотки, а в четырехскоростных две переключаемые обмотки, позволяющие получить че­тыре синхронные частоты вращения, например 3000/1500/1000/500 об/мин.

Двигатели с переключением числа пар полюсов, как правило, имеют короткозамкнутый ротор с обмоткой типа беличьей клетки. Такой ротор обеспечивает возмож­ность работы без дополнительных пересоединений в его цепи.

Плавность пуска и переключений асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

В момент пуска через статорную обмотку протекает ток (пусковой ток) в 5-8 раз превышающий номинальный. Если этот момент затянется, в силу различных причин (высокий момент нагрузки, заклинивание редуктора, подшипников и т.д.), это вызовет срабатывание тепловой или токовой защиты (остановку привода), а вее отсутствии перегрев и выгорание статорных обмоток.

Простейшим способом является также переключение статорных обмоток со звезды на треугольник. Если статорная обмотка выполнена на напряжение 380В при соединении треугольником, то при включении ее на 380В при соединении звездой момент будет составлять около 1/3 номинального момента. Токи, особенно пусковые, тоже будут составлять примерно одну треть от соответствующих токов при соединении обмоток треугольником. При этом уменьшение пусковых момента и тока достигается так же, как при переключении обмоток двигателя на треугольник в момент старта.

С помощью пускового трансформатора, соответствующих дросселей или сопротивлений можно достигнуть того же эффекта, что и при переключении со звезды на треугольник, причем значение момента можно варьировать, выбирая величину сопротивлений или индуктивности дросселей.

На момент асинхронного двигателя можно влиять включением внешних дросселей или сопротивлений.

Существует также возможность ограничения момента за счет снижения напряжения (тиристорные регуляторы).

Для двигателей с переключением числа полюсов может оказаться необходимым ограничение момента при переходе с большей скорости на меньшую, т. к. момент при переключении может оказаться больше пускового. Здесь в качестве недорогого решения можно, наряду с включением дросселей или сопротивлений, предложить переключение на две фазы. Это означает, что на время переключения, устанавливаемое с помощью реле времени, обмотка, соответствующая малой скорости, подключается на две фазы. В результате симметричное вращающееся поле искажается и двигатель развивает меньший момент:

М_{пер 2ф} =0,5 М_Пер или М_пер2ф * ( 1 ...1,25)-М_п1,

где: М _{пер 2ф} - средний момент при двухфазном переключении;

М_пер - средний момент при трехфазном переключении;

М_П1 - пусковой момент при включении на низкую скорость.

ВНИМАНИЕ: В механизмах подъема по соображениям безопасности использовать двухфазное переключение нельзя.

Уменьшение ускорения при пуске и замедления при торможении и, благодаря этому, плавные разгон и замедление, при определенных условиях могут достигаться за счет дополнительных моментов инерции тяжелых вентиляторов из серого чугуна на валу двигателя (обозначение Z после типа двигателя). При этом необходима проверка на перегрузочную способность

ТИПОВЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Виды неисправ- ностей	Причины возникновения неисправностей	Пути устранения неисправностей
Двигатель гудит при включении, медленно вращается или не трогается с места	а) Обрыв в цепи статора, сгорание предохранителя, обрыв цепи одной из фаз (наконечник, кабель, контактор) б) Обрыв обмотки статора в) Обрыв в цепи фазного ротора (реостат, щетки, кабель) г) Нарушение контакта между стержнями и кольцами в короткозамкнутом роторе (появление искр и дыма) д) Механическое заедание в двигателе или приводимом механизме е) Недостаточное превышение пускового момента двигателя над начальным моментом механизма ж) Неправильная схема соединения обмоток статора (Y вместо ∆ или одна фаза перевернута)	Замена предохраните- ля, восстановление цепи питания Ремонт (перемотка статора) Восстановление цепи ротора. Ремонт ротора Очистка двигателя или механизма от грязи и пыли Замена на двигатель с большим пусковым моментом Переключение схемы соединения обмоток ста- тора
Повышенный нагрев подшипника скольжения	а) Низкий уровень масла б) Загрязнение масла в) Дефект кольца, бой шейки вала, износ деталей полумуфт и т. п.	Добавка масла Замена масла Ремонт двигателя
Повышенный нагрев подшипника качения	а) Отсутствие смазки (высыхание, вытекание) б) Избыток смазки в) Дефекты в подшипнике (появление ненормального шума)	Добавки или замена смазки Уменьшение смазки Ремонт двигателя (за- мена подшипника)
Повышенный нагрев корпуса	а) Перегрузка по току б) Недостаточный обдув (при принудительном охлаждении) в) Забивание грязью ентиляционного канала в стали статора и рото­ра г) Нарушение изоляции между листами стали статора (местный на­грев статора)	Снижение тока или замена двигателя Прочистка каналов вентиляции и др. Продувка сжатым воз­духом или ремонт Ремонт двигателя
Появление искр и дыма при работе двига­теля	а) Задевание ротора за статор б) Неисправности в пускорегулирующей и защитной аппаратуре	Ремонт двигателя управления и защиты Проверка аппаратуры
Сильная вибрация двига­теля	а) Нарушение центровки двигателя с механиз­мом б) Неисправности в соединительных муфтах в) Небаланс ротора, пов­реждения подшипни­ков, смещение стато­ра относительно рото­ра и др.	Проверка крепления двигателя, прочности фундамента Проверка работы дви­гателя, отсоединенного от механизма Ремонт двигателя
Колебания тока статора при ра­боте двигателя	Нарушение контакта в цепи фазного ротора или контакта между стерж­нями и кольцами короткозамкнутого ротора во время работы двигателя	При малых колеба­ниях — вывод в ремонт двигателя при первой возможности. При больших колебаниях — остановка и ремонт