Способы регулирования скорости асинхронных двигателей

Анализ статических характеристик позволяет выявить способы регулирования скорости, сущность которых связана с получением искусственных характеристик. Из выражения для скорости

следует, что регулировать скорость асинхронного двигателя можно тремя способами:

изменением числа пар полюсов р;

изменением скольжения S;

изменением частоты тока в обмотках статора f.

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов ступенчатое, так как число пар полюсов может быть только целым числом. При регулировании изменяется скорость вращения магнитного поля (синхронная скорость); модуль жесткости механической характеристики в области рабочей точки не меняется, вследствие этого регулирование экономичное.

Регулирование скорости изменением скольжения при номинальной частоте тока в обмотках ротора сопровождается снижением жесткости искусственных механических характеристик (рис. 3.24, а, б, в). Принципиальный недостаток этого способа состоит в том, что электрические потери в роторе пропорциональны скольжению

,

где Р_{Э 2} – электрические потери в роторе (потери в меди);

Р_М – электромагнитная мощность.

Величина этих потерь не зависит от способа изменения скольжения; возврат потерь скольжения в сеть позволяет увеличить коэффициент полезного действия при таком способе регулирования.

Изменять скольжение асинхронного двигателя можно следующими способами:

изменением напряжения;

включением в цепь ротора добавочного сопротивления;

введением эдс в цепь ротора.

Механические характеристики при изменении напряжения показаны на рис. 3.24, а. В соответствии с (3.36) и (3.37) критический момент изменяется пропорционально квадрату фазного напряжения, критическое скольжение S_K = const.

Регулирование скорости включением в цепь ротора добавочных резисторов (рис. 3.24, б) осуществляется при постоянном критическом моменте. Потери в роторе, связанные с увеличением скольжения, частично рассеиваются в добавочных резисторах.

Искусственные характеристики, полученные при включении в цепь ротора или статора индуктивных сопротивлений, для регулирования скорости не используются.

Потери скольжения в роторе могут быть частично возвращены в сеть при включении асинхронного двигателя с фазным ротором в схеме асинхронного вентильного каскада или в схемы с двойным питанием двигателя.

Наиболее перспективным способом плавного регулирования скорости асинхронных двигателей является частотный способ, при котором изменяется скорость вращения магнитного поля. При частотном способе возможно регулирование скорости при ω ₀ > ω _{0 ном} и при ω ₀ < ω _{0 ном} (рис. 3.24, г). Реализация частотного способа требует применения специальных преобразователей частоты.