3.1.11 Регулирование скорости ад изменением числа пар полюсов
Данный способ регулирования скорости может быть реализован только при использовании специальных многоскоростных АД, у которых каждая статорная обмотка состоит из нескольких одинаковых секций, путем разных схем соединения которых может быть изменено число пар полюсов АД.
В следующей таблице приводятся возможные частоты вращения магнитного поля статора АД в зависимости от числа пар полюсов:
|
р |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
n1, об/мин |
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
600 |
500 |
Рассмотрим простейший случай переключения секций, когда каждая статорная обмотка состоит из двух одинаковых секций.
Рисунок 3.13 – Схемы соединения секций статорных обмоток многоскоростных АД при изменении числа пар полюсов
Для определения числа пар полюсов задаемся мгновенным направлением тока в секциях, по правилу буравчика определяем направление магнитных силовых линий и расставляем полюса.
На рисунке 3.13,а секции статорной обмотки соединены последовательно и согласно и число пар полюсов р=2.
На рисунке 3.13,б секции статорной обмотки соединены последовательно и встречно и р=1.
На рисунке 3.13,в секции соединены параллельно и р=1.
На практике наиболее часто используются две схемы переключения секций статорных обмоток многоскоростных АД. Первая – со звезды на двойную звезду (рисунок 3.14,а). Вторая – с треугольника на двойную звезду (рисунок 3.14,б).
Рисунок 3.14 – Схемы переключения многоскоростных АД
В схемах треугольника и звезды секции соединены последовательно и согласно, а в схеме двойной звезды – параллельно, что вызывает уменьшение числа пар полюсов.
Механические характеристики при таких переключениях представлены на рисунке 3.15.
Рисунок 3.15 – Механические характеристики АД при изменении числа пар полюсов
Достоинства способа:
1) Экономичность, так как нет дополнительных потерь энергии.
2) Высокая жесткость характеристик.
3) Высокая перегрузочная способность.
Недостатки:
1) Ступенчатое изменение скорости.
2) Небольшой диапазон регулирования скорости.
3.1.12 Регулирование скорости ад в каскадных схемах его включения
Каскадными называются такие схемы включения АД, которые, обеспечивая регулирование его скорости, позволяют одновременно полезно использовать энергию потерь скольжения. По способу использования этой энергии различают схемы электромеханического машинно-вентильного каскада и электрического машинно-вентильного каскада.
Рассмотрим схему электромеханического машинно-вентильного каскада (рисунок 3.16).
Рисунок 3.16 – Электромеханический машинно-вентильный каскад
Обмотка ротора АД 2, приводящего в движение рабочую машину 1, подключается к трехфазному выпрямителю 4, к выводам которого присоединен якорь вспомогательной машины постоянного тока 3.
В этой схеме поступающая из сети мощность Р1 за вычетом потерь в статоре передается на ротор. Большая часть этой электромагнитной мощности Мω0 в виде полезной механической мощности Мω отдается в рабочую машину. Разность между этими мощностями и составляют потери скольжения.
Потери скольжения выделяются в цепи ротора, с помощью выпрямителя 4 преобразовываются в постоянное напряжение и подаются на якорь вспомогательной машины 3, с помощью которой преобразовываются в механическую энергию и возвращаются на вал рабочей машины 1.
Регулирование скорости в данной схеме осуществляется изменением ЭДС вспомогательной машины 3 путем воздействия на ее ток возбуждения.
В схеме электрического машинно-вентильного каскада (рисунок 3.17) потери скольжения с помощью синхронного генератора 5 преобразовываются в электроэнергию и отдаются в питающую сеть.
Рисунок 3.17 – Электрический машинно-вентильный каскад
Механические характеристики электромеханического машинно-вентильного каскада представлены на рисунке 3.18,а. Характеристика 1 является естественной. Для искусственных характеристик 2-4 характерно возрастание критического момента при снижении скорости. Механическая мощность на всех характеристиках остается примерно постоянной, поэтому электромеханический машинно-вентильный каскад также называется каскадом постоянной мощности.
Рисунок 3.18 – Механические характеристики каскадных схем
Для всех характеристик электромеханического машинно-вентильного каскада (рисунок 3.18,б) характерно постоянство критического момента АД, поэтому электрический машинно-вентильный каскад часто называется каскадом постоянного момента.