Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Включение в цепь ротора регулировочных реостатов. Этот способ регулирования частоты вращения применим только для двигателей с фазным ротором. Регулировочные реостаты включают последователь­но с фазными обмотками ротора, т. е. аналогично пусковым реостатам.

В отличие от пусковых регулировочные реоста­ты рассчитаны на длительное протекание тока. При постоянном тор­мозном моменте на валу двигателя, а следовательно, и при постоянном вращающем моменте изменение сопротивления регулировочного рео­стата приводит к изменению частоты вращения двигателя.

Регулирование частоты вращения возможно толь­ко в сторону ее уменьшения по отношению к синхронной частоте. Обыч­но изменение сопротивления регулировочного реостата осуществляют ступенями и поэтому частота вращения также изменяется ступеня­ми. К. п. д. двигателя уменьшается, так как в регулировочных рео­статах значительная часть электрической энергии преобразуется в теп­ловую. Следовательно, этот способ регулирования частоты вращения двигателя не является экономичным.

Изменение напряжения U₁. Как видно из формулы, вра­щающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения сети.

Следовательно, при изменении напряжения U₁двигатель имеет семейство механических характеристикс разными значениями максимального момента Mmax при одном и том же значении скольжения S_кр Меняя напряжение от U₁ до U₃можно изменить частоту вращения двигателя на n₂. Однако диапазон регулирования частоты вращения у двигателей нормального испол­нения очень мал.

Увеличить диапазон регулирования частоты вращения можно, если увеличивать активное сопротивление ротора. Это приводит к увели­чению наклона рабочего участка механической характеристикии,следовательно, к увеличению n₂. Но вместе с этим растут потери мощности в обмотке ротора и к. п. д. двигателя снижается. Поэтому этот способ применяют для микродвигателей, для которых значение к. п. д. несущественно

Для изменения напряжения на обмотке статора двигателя можно также использовать автотрансформаторы с плавным регулированием напряжения, магнитные усилители, тиристорные регуляторы напря­жения и др.

Изменение числа пар полюсов. Изменить число пар полюсов можно только для обмотки статора, поэтому этот способ применяют для дви­гателей с короткозамкнутым ротором. Число пар полюсов можно изменить либо располагая на статоре несколько (обычно две) обмоток, каждая из которых имеет разное число пар полюсов и которые вклю­чают неодновременно, либо переключением секций каждой фазной обмотки (соединение их параллельно, последовательно, согласно или встречно).

Такой двигатель может иметь частоты вра­щения n₁ == 3000, 1500, 1000, 500 об/мин. (n₁= 60f / P). Примерно такое же соотно­шение получается для частот вращения ротора п ₂ Многоскоростные двигатели имеют большие массы и габариты, чем двигатели нормаль­ного исполнения.

Изменение частоты напряжения сети. Так как синхронная частота вращения n₁ пропорциональна частоте f напряжения питающей сети, то частоту вращения ротора можно регулировать изменением частоты напряжения сети. Для этого асинхронный двигатель или несколько двигателей должны иметь автономный источник питания, так как каж­дое предприятие получает электроэнергию от энергосистемы при час­тоте переменного напряжения f = 50 Гц. При многократном пре­образовании электроэнергии появляется возможность плавного ре­гулирования частоты напряжения синхронного генератора. Однако такая система получается громоздкой, имеет низкий к. п. д. и поэтому применяется редко. В последнее время все более широкое применение находят полупроводниковые преобразователи частоты.

Частотное регулирование обычно совмещают с регулированием пу­тем изменения напряжения. Если напряжение сети U₁ постоянно, то при изменении частоты напряжения согласно выражению U₁ = E₁ = c_efФ_mизменяется магнитный поток. При увеличении потока маг­нитная система работает в режиме магнитного насыщения, что приво­дит к увеличению тока холостого хода и потерь в стали магнитопровода. При уменьшении потока возрастает ток ротора, что приводит к повышенному его нагреву и увеличению потерь мощности.

Реверсирование асинхронных двигателей. Ротор асинхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитный поток статора.

Из этого следует, что для изменения направления вращения ротора необходимо изменить направление вращения магнитного потока ста­тора. Для этого достаточно изменить чередование фаз напряжения питающей сети, поменяв местами любые два линейных провода на щит­ке двигателя или источника питания.