книги из ГПНТБ / Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

I n = М/кФ, а значит, и к увеличению падения напряже­ ния на сопротивлениях дени якоря. Начиная с некото­ рого значения потока в процессе его снижения рост ско­ рости идеального холостого хо­ да со0 идет медленнее, чем умень­ шается скорость, обусловлен­ ная падением напряжения на R n.

Действительно, из уравнения

^, казателп данного способа регу-

лирования скорости двигателей постоянного тока с независи­ мым возбуждением, необходимо отметить, что потери в силовой цепи двигателя и его к. и. д. такие же, как и при работе на естественной характеристике. Следует также учитывать, что в связи с относительно малой мощностью цепи обмотки воз­ буждения по сравнению с но­ минальной мощностью двигате­

ля затраты на регулировочные устройства (реостаты или преобразователи в цепи обмотки возбуждения) не­ велики.

Двигатели независимого возбуждения, регулируемые путем ослабления потока, широко применяются для при­

200

вода механизмов, мощность которых с изменением ско­ рости остается постоянной.

Ослабление потока может использоваться также й для двигателей постоянного тока с последовательным воз­ буждением. С этой целью параллельно обмотке возбужде­ ния включается шунтирующий реостат Rm, как пока­ зано на рис. 4-35. Для приведенной схемы в соответствии с законами Кирхгофа можно записать следующие уравне­ ния:

и й— /сф (/в) CO—f-R rI r -f"

R J r —RuiRu'i

I r — I r-\- Im-

Для построения скоростных и механических харак­ теристик можно задаваться значениями / я или 1В. Расчет удобно свести в таблицу следующего вида:

Скоростные и механические характеристики для ряда значений i?m показаны на рис. 4-36. В данном случае, как и для двигателей с независимым возбуждением, при

а затем начинает снижаться, т. е. этот способ можно ис­ пользовать для регулирования скорости выше основной в ограниченном диапазоне изменения момента нагрузки. Со снижением Rm падает модуль жесткости механических характеристик, что также ограничивает пределы регули­ рования.

201

Рис. 4-36. Скоростные (а) н механи­ ческие (б) характеристики двигателя последовательного возбуждения при

202

4-6. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧИСЛА ПАР ПОЛЮСОВ

Этот способ используется для регулирования скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Его принцип следует непосредственно из выражения (2-47) для синхронной угловой скорости

со0 = 2nf-Jp.

Изменение числа пар полюсов р производится путем переключения обмотки статора. При этом число пар по-

N

Рис. 4-37. К принципу изменения числа пар полюсов об­ мотки статора асинхронного двигателя.

люсов короткозамкнутого ротора изменяется автомати­ чески. Так как р может быть только целым числом, то данный способ обеспечивает ступенчатое регулирование скорости.

Для изменения числа пар полюсов необходимо, чтобы в пазы статора были уложены независимые обмотки

сразличными значениями р либо при одной обмотке ста­ тора имелась бы возможность изменения ее схемы соедине­ ний. В первом случае заметно увеличиваются габариты и массы двигателей, но при этом возможно практически любое соотношение чисел пар полюсов обмоток. Как пра­ вило, такие двигатели выполняются с двумя обмотками

ссоотношением чисел пар полюсов от 3 :1 до 12 : 1.

Возможность изменения р при изменении схемы сое­ динения секций обмотки статора иллюстрируется схе­

203

мами и диаграммами и. с., представленными на рис. 4-37. Стрелками отмечены направления токов в обмотках для

чаях синхронная угловая скорость одинакова, однако условия работы двигателя и его характеристики различпы.

204

pn — число пар полюсов при встречном соединении секций обмотки статора по схемам на рис. 4-38, б или в; из приведенных выше соображений сле­ дует, что pi = 2рп ;

Учитывая, что допустимый ток в секции обмотки ста­ тора / 1доп = / 1Ностается неизменным при переключении числа пар полюсов, можно записать:

для схемы рис. 4-38, а

Из полученных выражений следует, что при переходе от схемы рис. 4-38, а к последовательному соединению встречно включенных секций по схеме рис. 4-38, б- допу­ стимая мощность на валу двигателя Остается неизменной Дгдоп = Дщдоп (cos фх cos фц^, тогда как при переходе к параллельному соединению встречно включенных сек­ ций по схеме рис. 4-38, в эта мощность практически удваи­ вается Р п 2доп » 2Р1Д0П(cos фц2 яа cos Ф1). При этом с учетом (4-36) следует, что допустимый момент на валу двигателя Млоп т РП0п/щ в первом случае с увеличением скорости уменьшается вдвое

Мп-1ДОП ' ~ м Тдоп1

а во втором случае остается неизменным

М 112ДОП ^ 7^1Д О П -

205

Таким образом, в случае уменьшения числа пар полю­ сов соответственно при увеличении скорости н при после­ довательном соединении секций регулирование скорости осуществляется с постоянной допустимой мощностью ыа валу двигателя (рис. 4-39, а), а при параллельном сое­ динении секций имеет место регулирование с постоян­ ным допустимым моментом (рис. 4-39, б).

Рис. 4-39. Механические характеристики асинхронного двигателя при регулиро­ вании скорости изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора в случае перехода от согласиопоследовательпого включения секций cool к встречно-последовательному (а)

ивстречно-параллельному включе­

нию (б).

При последовательном соединении секций независимо от числа пар полюсов значения сопротивлений в схеме замещения двигателя остаются неизменными. Отсюда следует, что не меняется критическое скольжение, т. е. Ski = Skiii, а критический момент, определяемый выраже­ нием (2-54), в силу изменения синхронной скорости сни­ жается в 2 раза при переходе к встречному включению последовательно соединенных секций (см. рис. 4-39, а). Из данного положения, в свою очередь, может быть сде­ лан вывод о том, что в рассматриваемом случае при регу­ лировании угловой скорости сохраняется одинаковая

206

При параллельном соединении секций изменяются параметры схемы замещения. Действительно, при после­

Подстановка полученных значений параметров схемы замещения в (2-53) показывает, что критическое скольже­ ние остается неизменным и равным

Так как а>0ц = 2co0i, то из полученных выражений следует:

Мкп2 = 2МК1-

В рассматриваемом случае допустимый момент ос­ тается неизменным, в связи с чем полученное соотноше­ ние позволяет сделать вывод об увеличении вдвое пере­ грузочной способности двигателя при увеличении его скорости за счет параллельного соединения встречно включенных секций обмотки статора (см. рис. 4-39, б).

Наибольшее применение получили схемы переключе­ ния обмоток статора, приведенные на рис. 4-40. В схеме на рис. 4-40, а обмотка статора переключается по схеме звезда — двойная звезда, что соответствует переключе­ ниям по схемам рис. 4-38, а и в, т. е. регулированию ско­ рости с постоянным моментом. Механические характери­ стики этой схемы приведены на рис. 4-39, б. В схеме рис. 4-40, б переход от согласно-последовательного со­ единения секций в схеме треугольника к встречно-парал­ лельному их соединению в схеме двойной звезды связан

с уменьшением в У 3 раз напряжения, приложенного

207

к фазе обмотки статора. Если принять, как и раньше, фазное напряжение питающей сети равным 17г, то для схемы треугольника напряжение, приложенное к фазе

Рис. 4-40. Распространенные схемы переключения обмоток ста­ тора для изменения числа пар полюсов.

а — звезда — двойная звезда; б — треугольник — двойная звезда.

двигателя, равно U -^Z. При этом допустимая мощность в соответствии с (4-37а) '

Р Ддоп = 31/3 U-yl-yц COS ф д ,

тогда как в, схеме двойной звезды она выражается в соот­ ветствии с (4-37в) как

ААдоп — 3U]2/1Hcos Фаа-

208

В связи с увеличением напряжения, приложенного к секции обмотки статора при включении по схеме двой­ ной звезды, увеличивается и ток холостого хода секции,

имеет место регулирование скорости при постоянстве до­ пустимой мощности двигателя.

В этом случае критическое скольжение при переходе от одной схемы соединения секций к другой не изменяется, т. е., как и прежде, вкд = Sk^ , но изменяется соотно­ шение критических моментов. Действительно, для со­ единения по схеме двойной звезды критический момент определяется по (4-386), т. е. Мкаа = -Л^ки-г, ч'огда как для соединения по схеме треугольника значение напря­

М кла/М ь-д = ^ •

Отсюда следует, что увеличение скорости в 2 раза при переключении обмотки статора по схемам треуголь­ ник — двойная звезда связано с увеличением перегру­ зочной способности двигателя. Действительно, так как

Механические характеристики двигателя при пере­ ключении обмоток статора по схемам треугольник — двойная звезда показаны на рис. 4-41.

Переключение обмоток статора двигателей с целью изменения числа пар полюсов осуществляется с помощью специальных переключателей при мощпости двигателей до 18—20 кВт либо с помощью контакторов. На рис. 4-42 показаны схемы включения главных контактов контак­ торов, переключающих обмотку статора по схемам А —

209