Пуск, регулирование частоты вращения и торможение асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя снимаются экспериментально и представляют собой зависимости тока статора I_1, вращающего моментаМ, частоты вращения ротора n, коэффициента мощности cosφ, КПДη, активной потребляемой мощности Р₁ и скольжения sот мощности на валу двигателя Р₂ при постоянных напряженииU₁ и частоте f₁питающей сети. Примерный вид характеристик приведен на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

На практике замечено, что ток, потребляемый обмоткой статора в момент пуска двигателя, очень большой. В ряде случаев он превышает номинальный ток в 6-10 раз, что ведет к перегреву двигателя и преждевременному выходу его из строя. Поэтому, для пуска мощных асинхронных двигателей применяют специальные устройства, снижающие пусковой ток.

Принцип ограничения тока заключается в том, что к статорной обмотки двигателя на период пуска подводится пониженное напряжение.

Иногда для снижения напряжения, подаваемого на обмотки статора, изменяют схему включения обмоток. Например, асинхронный двигатель нормально работает по схеме «треугольник». Если на период пуска его обмотки включить «звездой», то на каждую фазу придется в раз меньшее напряжение.

Двигатели с фазным ротором запускают в работу, вводя дополнительные сопротивления в цепь ротора.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя возможно тремя способами, что следует из выражения (5.19).

(5.19)

Первый способ заключается в изменении частоты тока f₁, подаваемого в обмотки двигателя. Этот способ позволяет осуществлять плавное регулирование частоты вращения двигателя. В настоящее время регуляторы частоты тока недостаточно распространены на практике в связи с их дороговизной.

Второй способ связан с изменением числа пар полюсов p на статоре двигателя (табл.5.1). Изменяя количество катушек обмотки статора, подключенных к питающему напряжению и меняя таким образомчисло пар полюсов, (p = 1,2,3,4,5,6,), можно обеспечить различные частоты вращения магнитного поля (соответственно 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин). Недостатком данного способа является его ступенчатость, но он широко применяется при управлении различными металлообрабатывающими станками.

Третий способ регулирования частоты вращения за счет изменения скольжениявозможен лишь для двигателей с фазным ротором, в которых изменение s достигается путем введения регулировочных сопротивлений в цепь ротора. Такие схемы широко используются на грузоподъемных кранах.

Реверсирование, т.е. изменение направления вращения двигателя на обратное, осуществляется путем изменения порядка чередования двух любых фаз обмотки статора.

Торможение асинхронного двигателя может быть механическим и электрическим. К механическим относится торможение муфтами, электромагнитными лентами, колодками и т.д. Иногда применяют электродинамическое торможение, когда после отключения двигателя от сети переменного тока в его обмотки подается постоянный ток. В этом случае возникающее постоянное магнитное поле заметно сокращает время торможения ротора. Чаще используется торможение «противовключением». После отключения двигателя от сети его кратковременно включают на вращение в обратную сторону.