Материал: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник

могут возникнуть недопустимые термические напряжения, в особен­ ности в машинах с большой скоростью вращения.

Большая надежность ротора может быть обеспечена применением стержней так называемого бутылочного профиля (рис. 28-16, а) или же трапецеидального (рис. 28-16, б). При этих формах сечения можно

а) б)

получить необходимое увеличение активного сопротивления обмотки ротора при меньшей глубине паза, Роторы с такими стержнями позволяют значительно улучшить пусковые свойства двигателей и проще в изготовлении по сравнению с двухклеточными роторами вследствие облегчения пайки стержней к короткозамыкающим коль­ цам.

Глава д в а д ц а т ь де вятая

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

29-1. Способы регулирования скорости вращения

Асинхронный двигатель, как правило, используется в электро­ приводе с постоянной скоростью вращения, однако в ряде случаев требуется эту скорость регулировать.

Из формулы (22-Іа) следует, что скорость вращения ротора асин­ хронного двигателя

n = n1( l - s ) = - y - ( l - s ) .

Таким образом, чтобы изменить скорость вращения ротора, необ­ ходимо изменить либо скольжение s, либо скорость вращения поля статора п1. Последнее достигается изменением числа пар полюсов р обмотки статора или же частоты / тока в обмотке статора.

Перечисленные способы имеют существенные недостатки, и поэ­ тому было предложено большое число соединений (каскадов) асин­ хронного двигателя с другими электрическими машинами для полу­ чения необходимых характеристик скорости.

343

уменьшается пропорционально уменьшению скорости вращения. С уменьшением скорости вращения происходит ухудшение венти­ ляции двигателя, поэтому одновременно необходимо также понижать

нагрузочный момент Л/т.

Наклон характеристик скорости с увеличением сопротивления цепи ротора увеличивается; это понижает устойчивость работы двигателя, т. е. малые изменения нагрузочного момента вызывают большие колебания скорости вращения.

В случае резко нарастающих нагрузок «смягчение», т. е. увели­ чение наклона характеристики скорости желательно для исполь­ зования кинетической энергии /соа/2, запасенной во вращающихся частях привода с общим моментом инерции J. При повышении на­ грузки скорость вращения двигателя понижается, и динамический

момент J способствует преодолению нагрузочного момента Мт,

уменьшая таким образом вращающий момент М2 двигателя. Это поз­ воляет выбрать двигатель меньшей мощности и понизить наибольший ток статора.

Изменение скольжения может быть получено также за счет изме­ нения подведенного к двигателю напряжения Ut; однако при малом сопротивлении цепи ротора скольжение изменяется в узких преде­ лах вследствие большого угла наклона механической характеристики (рис. 29-2, а). Механическая характеристика 1 построена для номи­ нального напряжения U1H, критическое скольжение sm — 0,2 (в дви­ гателях средней и большой мощности sm значительно меньше). При уменьшении напряжения ординаты механической характеристики уменьшаются пропорционально ( U J U ^ . Характеристика 2 соот­ ветствует уменьшению напряжения на 0,3 U1H. При заданном нагру­ зочном моменте скольжение будет изменяться в пределах между точками а и Ь, т. е. скорость вращения изменится не более чем на 15%. Но при этом пусковой момент Мп становится меньше момента (— Мт) и резко снижается перегрузочная способность двигателя.

При увеличении сопротивления цепи ротора пределы регулирова­ ния скорости вращения значительно расширяются, особенно если sM становится равным единице, однако при этом понижается устой­

345

чивость работы двигателя. На рис. 29-2, б приведены механические характеристики двигателя при sm -=1 для номинального напряже­ ния (линия 3) и для пониженного на 30% напряжения (линия 4). Регулирование скорости вращения при заданном значении Мт на­ ходится в пределах с — d.

Пределы регулирования скольжения зависят также от характера изменения нагрузочного момента от скорости вращения; эти пределы уменьшаются, если момент Мтвозрастает с увеличением скорости вращения.

Регулирование напряжения может производиться автотрансфор­ матором, переменным индуктивным сопротивлением или другими способами.

29-3. Изменение числа пар полюсов

При изменении числа пар полюсов обмотки статора изменяется скорость вращения поля статора, а следовательно, и скорость вра­ щения ротора. Число полюсов может быть только целым, поэтому изменение скорости вращения будет ступенчатым. Особенно большие ступени получаются при малом числе полюсов.

Изменение числа полюсов может быть достигнуто двумя способами: на статоре можно уложить две обмотки, каждая из которых имеет требуемое число полюсов, или же использовать одну обмотку, допус­ кающую переключение на разное число полюсов.

В двигателе с переключением числа полюсов ротор обычно выпол­ няется с короткозамкнутой обмоткой, так как применение фазной обмотки с переключением числа полюсов значительно усложняет изготовление ротора.

Наиболее простая схема переключения числа полюсов обмотки получается при отношении скоростей вращения 1 : 2.

Двухслойные обмотки предпочтительнее, так как они обеспечи­ вают лучшую форму магнитного поля в зазоре. Шаг обмотки выбира­ ется таким образом, чтобы он был близким к полюсному делению при большем числе полюсов.

На рис. 29-3 представлена схема обмотки, фаза которой состоит из двух катушек AB и CD. Показанное на рис. 29-3, а направление тока при соединении конца катушки В с началом катушки С создает четыре полюса. При изменении направления тока в катушке CD

нии катушек (рис. 29-3, е). При этом требуется только три выведен­ ных конца вместо четырех по схеме рис. 29-3, б, а при внутреннем сое­ динении трехфазной обмотки звездой или треугольником только шесть концов. При изменении числа полюсов может изменяться также индукция в зазоре и приблизительно пропорционально ей — вращающий момент двигателя.

Индукция в зазоре зависит от величины вращающегося магнит­ ного потока и полюсного деления. Магнитный поток определяется приложенным к обмотке напряжением, числом последовательно сое диненных витков и обмоточным коэффициентом [формула (23-3)j.

346