Электротехника -1

ЛЕКЦИЯ №19

ТЕМА: РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей производят несколькими способами. Скорость вращения асинхронного двигателя расчитывается по формуле:

n = 60 f(1 - s)/p (об/мин)

s - скольжение в долях единицы.

Из этой формулы видно, что скорость можно регулировать изменением:

-частоты переменного тока;

-числа пар полюсов;

-скольжения.

Регулирование скорости изменением величины скольжения асинхронного электродвигателя ввозможно двумя способами:

1). введением в цепь ротора дополнительного сопротивления, что возможно для двигателя с фазным ротором.

2). изменением реактивных сопротивлений, включаемых в обмотку статора.

Регулирование скорости вращения двигателя с фазным ротором введением в его цепь дополнительного сопротивления позволяет уменьшить его скорость не более, чем на 40 - 50% номинальной скорости. При таком регулировании с увеличением сопротивления реостата увеличивается величина скольжения, то есть уменьшается скорость вращения двигателя.

В этом случае схема регулирования сходна со схемой пуска асинхронного двигателя с фазным ротором

стой разницей, что регулировочный реостат должен быть расчитан на длительную нагрузку током. Регулирование скорости вращения с помощью добавочного сопротивления в цепи ротора приводит к неустойчивой работе электродвигателя на малых оборотах, так как при этом приходится включать большие сопротивления, что приводит к значительным колебаниям скорости при небольших изменениях момента сопротивления нагрузки.

Этот способ неэкономичен, так как увеличивает потери в роторной цепи.

Такой способ регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей применяют в тех случаях, когда работа двигателя с пониженной скоростью непродолжительна и когда не требуется большой точности регулировки (например подьемно-транспротные механизмы).

Регулирование скорости двигателе при помощи дросселей состоит в том, что в цепь статора электродвигателя включают реактивные сопротивления с переменной индуктивностью.

Изменение индуктивности реактивных сопротивлений (дросселей) осуществляется пропусканием постоянного тока различной величины через обмотку управления дросселями.

Изменяемое индуктивное сопротивление в цепи статора позволяет получить на зажимах электродвигателя различное напряжение, чем достигается изменение скольжения, то есть скорости вращения ротора.

Достоинством этого способа является плавное регулирования скорости вращения электродвигателя.

К недостаткам относится следующее: значительное уменьшение максимального вращающего момента, а так же уменьшение коэффициента мощности.

Регулирование скорости вращения за счет изменения числа пар полюсов осуществляется переключением обмоток статора и является ступенчатым.

Для этих целей применяют специально выпускаемые многоскоростные двигатели ( на 2, 3 и 4 скорости).

Двухскоростные двигатели имеют 6, трехскоростные - 9 и четырехскоростные - 12 выводов к переключателю полюсов.

Регулирование скорости вращения двигателей изменением частоты тока требует применения специального источника переменного тока с изменяемой частотой. Такие источники питания представляют собой тиристорные преобразователи частоты с регулируемой частотой.

При эксплуатации двигателей нередко возникает необходимость их торможения. Торможение двигателя может быть механическим и электрическим.

При механическом торможении электромагнит или пружины воздействуют через тормозные колодки на шкив, закрепленный на валу двигателя.

При электрическом торможении используют режим противовключения, когда у работающего двигателя переключением двух фаз (реверсирование) меняется направление вращения поля или режим динамического торможения, когда после отключения двигателя от сети в обмотку статора кратковременно подается постоянный ток.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Однофазные асинхронные электродвигатели. Особенностью однофазного двигателя является отсутствие начального, или пускового, момента, то есть при включении такого двигателя в сеть ротор его будет оставаться неподвижным. Если же под действием какой-либо внешней силы вывести ротор из состояния покоя, то двигатель будет развивать вращающий момент. Отсутствие. начального вращающего момента является существенным недостатком однофазных асинхронных двигателей, поэтому их всегда снабжают пусковыми устройствами.

В однофазных асинхронных двигателях мощностью до 1-2 кВт имеется две обмотки рабочая и пусковая, сдвинутые на 900. Обе обмотки питаются от сети однофазного тока. Для создания вращающегося магнитного поля через пусковую обмотку должен проходить ток со сдвигом по фазе на 90° по отношению к току рабочей обмотки. Это достигается включением в цепь пусковой обмотки фазосдвигающего элемента: активного сопротивления или емкости.

После запуска двигателя пусковая обмотка отключается. Движение поддерживается пульсирующим полем рабочей обмотки.

В качестве однофазного асинхронного двигателя может быть использован трехфазный двигатель с отсоединенной одной из фаз статора. Мощность, развиваемая таким электродвигателем при однофазном включении составляет 50 - 60 % номинальной мощности двигателя при трехфазной схеме включения.

Конденсаторные двигатели. В конденсаторном двигателе во время работы включены обе обмотки. Необходимый сдвиг по фазе между токами создается включением последовательно одной из них рабочей емкости Сраб, причем при пуске желательно иметь несколько большую емкость, что достигается включением Сп. После разгона и снижения тока пусковую емкость отключают, что позволяет улучшить условия работы двигателя в номинальном режиме. Мощности конденсаторных двигателей невелики (до 1,5 кВт).

Асинхронные двигатели небольшой мощности (до 600 Вт) применяют в автоматических устройствах и электробытовых приборах. Обычно используют однофазные микродвигатели. Для этих двигателей характерны повышенное (по сравнению с обычными двигателями) сопротивление обмотки ротора и соответственно работа с повышенным скольжением.

В устройствах автоматики используют асинхронные исполнительные двигатели и асинхронные тахогенераторы.

Исполнительные двигатели. Исполнительные двигатели служат для преобразования электрического сигнала в механическое перемещение вала. Частота вращения таких двигателей должна плавно изменяться под воздействием сигнала управления. Исполнительные двигатели не допускают самохода (при снятии сигнала управления ротор останавливается), имеют линейные механические и регулировочные характеристики, высокое быстродействие, бесшумны.

Асинхронные тахогенераторы. Асинхронные тахогенераторы преобразуют механическое вращение в электрический сигнал. Их применяют для измерения частоты вращения, выработки ускоряющих и замедляющих сигналов, выполнения операций дифференцирования и интегрирования в схемах счетно-решающих устройств.

Линейные асинхронные двигатели. Линейные асинхронные двигатели применяют в тех случаях, когда требуется линейное перемещение подвижной части исполнительного устройства. Их принцип действия основан на способности многофазной системы токов создавать «бегущее» магнитное поле. Такое поле создается токами трехфазной обмотки, уложенной в прямолинейный статор. Параллельно статору располагают подвижную часть двигателя - магнитопровод, в пазы которого заложены алюминиевые или медные стержни короткозамкнутой обмотки. Взаимодействие бегущего магнитного поля с токами, наводимыми в этой обмотке, создает электромагнитные силы, увлекающие подвижную часть двигателя за собой.

Подвижной частью такого двигателя может быть электропроводящая жидкость (жидкие металлы, электролиты), которая заполняет канал между двумя статорами с трехфазной обмоткой. Такие устройства называются магнитогидродинамическими насосами.

Использование линейных двигателей позволяет исключить в механических устройствах кинематические звенья для преобразования вращательного движении в поступательное.

Контрольные задания:

1.Внимательно изучить предложенную тему.

2.Составить конспект по изученному материалу.

3.Углубленно изучить материал, используя Интернет-ресурсы.

4.Написать отчет о проделанной работе .