Регулируемый электропривод с асинхронным двигателем

В БРА и ВТ применяется в основном однофазный асинхронный электродвигатель с различным исполнением обмотки статора и ротора (см. главу 12) и трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

Регулирование частоты вращения трехфазных и однофазных АД возможно следующими способами: изменением числа пар полюсов обмотки статора; изменением частоты питающего обмотку статора напряжения.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов

Данный метод регулирования частоты вращения применяется в основном для трехфазных АД с короткозамкнутым ротором. Возможность получения искусственных характеристик АД данным методом следует из выражения для угловой частоты вращения магнитного поля АД — щ=2п/₁/р.

Изменение числа пар полюсов АД р производится путем переключений в обмотке статора, при этом число пар полюсов короткозамкнутого ротора изменяется автоматически. Поскольку количество полюсов АД может быть равным только целому числу — 1, 2, 3 и т. д., следовательно, данный метод обеспечивает только ступенчатое регулирование частоты. АД, регулирование частоты которых осуществляется этим способом, называются многоскоростными.

Изменение числа пар полюсов двухскоростного АД реализуется двумя способами. В первом способе — АД имеет две обмотки с разным числом полюсов р_г и р₂, одна из которых подключается к сети, а другая обесточена. При подключении обмотки с числом пар полюсов р_г синхронная частота вращения магнитного статора со₀₁ =2тг//р₁, а с числом пар полюсов р₂ — со₀₂ =2nf/p₂. Такие АД называют двухскоростными двухобмоточными.

Во втором способе — изменении числа пар полюсов вращающегося магнитного поля статора достигается за счет изменения схемы соединения статорной обмотки АД. Для этого каждая фаза статора разделена на несколько одинаковых секций (чаще всего на две секции) и имеет от них соответствующее число выводов. При переключении секций обмоток фаз статора изменяется число пар полюсов обмотки.

На рис. 13.30 представлены механические характеристики АД для двух схем соединения секций фазных обмоток статора: двойная звезда с числом пар полюсов р_Хх =1. и звезда с числом пар полюсов р_х -2.

Кроме рассмотренных двухскоростных АД применяются также трехи четырехскоростные АД. Первые из них помимо переключаемой обмотки статора, выполняемой аналогично рассмотренной выше, имеют также и одну непереключаемую обмотку. Четырехскоростные АД с различным числом пар полюсов Р, Р2, Ръ>Рл позволяют получить четыре различные механические характеристики. При постоянном моменте сопротивления М_с на валу АД установившиеся режимы работы ЭП соответствуют точкам 1 и 2 пересечениям с моментом двигателя М, при этом частота вращения вала АД будет равна или со₂;

Рассматриваемый метод регулирования скорости характеризуется следующими показателями:

• 1) диапазон регулирования D = 2; 3; 4;
• 2) регулирование осуществляется дискретно и вниз от номинальной с минимальным значением числа пар полюсов р;

• 3) затраты на реализацию метода — коммутирующая аппаратура и усложнение конструкции АД, невелики;
• 4) потери мощности при работе в установившемся режиме малы, так как определяются скольжением на рабочих участках механической характеристики, которое мало:

где s = 0,05h-0,1.

Рис. 13.30. Механические характеристики двигателя при схемах «звезда — двойная звезда».

Данный метод регулирования применяется в ЭП инструмента, стиральных машинах и др.