2.10. Регулирование частоты вращения ад
Под регулированием будем понимать изменение частоты вращения при неизменной механической нагрузке. Частота вращения ротора n2 = n1(1-s) = 60f1/p. Согласно этого выражения регулировать частоту вращения возможно изменением частоты f1, числа пар полюсов и скольжения путём изменения либо напряжения питания, либо резистивного сопротивления обмотки ротора.
Регулирование частоты вращения изменением частоты питающей сети возможно только при питании двигателя от специальных источников (полупроводниковые преобразователи частоты, синхронные генераторы с регулируемой частотой вращения).
Если принять U1=const и пренебречь падением напряжения в обмотке статора, то U1≈Е1~f1Ф=const. Отсюда видно, что уменьшение частоты приведёт к увеличению потока, а, следовательно, к увеличению насыщения магнитной цепи и намагничивающего тока. Увеличение же частоты приводит к уменьшения Ф, а следовательно, к увеличению тока в обмотке ротора при неизменном моменте. Поэтому для сохранения постоянства магнитного потока необходимо с изменением частоты изменять напряжение так, чтобы отношение U1/f1 = const. Частотное регулирование позволяет плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне. Допускается (в основном из условия прочности) увеличение скорости в 1.5-2 раза выше номинальной и уменьшение в 10 — 12 раз ниже номинальной. Зависимость n2=f(М) двигателя при различных f1 имеют вид, показанный на рис.2.14.
Регулирование частоты вращения изменением числа пар полюсов - ступенчатое регулирование применяется в основном для двигателей с короткозамкнутым ротором, т.к. при этом требуется изменить число пар полюсов только для обмотки статора. Обычно применяется не более двух - четырёх ступеней регулирования. Так, при f1=50Гц и p=1 4 пар полюсов можно получить синхронные частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Двигатели с изменением числа пар полюсов называются многоскоростными.
Регулирование частоты вращения изменением напряжения питания с помощью либо реактора, либо регулируемого автотрансформатора. Этот способ регулирования применяется редко, обычно только для двигателей малой мощности, в связи с трудностями регулирования напряжения и пониженным КПД. При уменьшении напряжения U1, момент изменяется пропорционально и соответственно меняются механические характеристики.
Влияние напряжения на вид механической характеристики n2 =f(М) показано на рис. 2.15. Как видно, для двигателей обычного исполнения диапазон регулирования частоты вращения весьма ограничен. Несколько больший диапазон можно обеспечить с двигателем повышенного скольжения.
Рис 2.15
Регулирование частоты вращения изменением резистивного сопротивления цепи ротора применяется только для двигателей с фазным ротором. Если в АД постепенно увеличивать добавочное резистивное сопротивление, то значение максимального момента будет оставаться неизменным, а критическое скольжение будет увеличиваться (рис.2.16). При этом частота вращения ротора при неизменном моменте сопротивления уменьшается. Большие потери энергии в регулировочном сопротивлении являются недостатком этого метода.
Рис 2.16