Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

  Главная      Учебники - Энергетика     Справочник по электрическим машинам (И.П. Копылов) - 1988 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

 

 

 

9.1.4.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Одним из недостатков АД является неэкономичное регулирование частоты вращения.

Изменение скольжения может быть достигнуто либо увеличением сопротивления цепи ротора, либо изменением потока. Первый способ применим лишь для АД с фазным ротором. Он дает возможность регулировать частоту вращения в широком диапазоне (практически от s = 1 до s = sHOM), но не экономичен, так как в дополнительно введенных в цепь обмотки ротора резисторах возникают большие потери от полного тока ротора.

Изменение потока машины осуществимо, например, путем изменения питающего напряжения, но возможно лишь в сторону его уменьшения. Скольжение АД при этом возрастает, но одновременно пропорционально квадрату напряжения уменьшается его перегрузочная способность, поэтому возможный диапазон регулирования частоты вращения АД невелик. По экономичности метод регулирования потоком примерно равноценен регулированию введением добавочного сопротивления в цепь ротора, так как с уменьшением потока возрастают токи статора и ротора и соответственно увеличиваются электрические потери при незначительном снижении потерь в стали.

Изменение частоты вращения поля пс достигается либо регулированием частоты тока питания, либо изменением числа полюсов обмотки статора. Регулирование изменением частоты тока питания в последние годы получает все большее распространение в связи с развитием и совершенствованием тиристорных преобразователей. Основным недостатком данного метода наряду с высокой стоимостью самого преобразователя, некоторым снижением надежности работы всей установки и увеличением ее габаритов является несинусоидальность тока на выходе преобразователя, отражающаяся на технических показателях АД.

Регулирование частоты вращения путем изменения числа полюсов статора широко распространено во многих приводных установках. Обмотки АД с переключением числа пар полюсов дают возможность ступенчатого (две, три или четыре ступени) регулирования частоты вращения. Многоскоростные АД применяются во многих промышленных приводах и выпускаются электромашиностроительными заводами как модификации основных серий машин общего назначения. Основным недостатком данного метода является невозможность плавного регулирования и меньшее, чем в обычных АД, использование активного объема машины: габаритные размеры многоскоростных АД всегда больше, чем односкоростных тех же мощности и частоты вращения.

В некоторых установках применяют способ регулирования частоты вращения введением добавочной ЭДС в цепь фазного ротора.

Источником добавочной ЭДС, частота которой должна быть равна частоте тока ротора (/2 = s/j), может служить электромашинный или тиристорный преобразователь, частота на выходе которого определяется частотой вращения регулируемой машины.

Другие возможные методы регулирования частоты вращения АД не получили распространения.

9.1.5. Специальные режимы асинхронных машин

В ряде специальных установок асинхронные машины с фазными роторами используются в качестве преобразователей частоты, для изменения фазы (фазовращатели) и для изменения напряжения (индукционные регуляторы).

В преобразователях частоты напряжение снимается с контактных колец фазного ротора, вращающегося от приводного двигателя. Статор машины подключается к сети с частотой f у Переменная частота тока ротора определяется соотношением частоты вращения поля статора и частоты вращения приводного двигателя:

jl~u~~^~~ 60 •

Регулирование частоты /2 достигается изменением частоты вращения ротора приводного двигателя пр.

Для изменения фазы напряжения используют заторможенную асинхронную машину. Напряжение снимают с контактных колец ротора, при этом фаза напряжения определяется взаимным положением осей

обмоток ротора и статора (рис. 9.9). Для изменения положения ротора относительно статора и фиксации его в нужном положении используют червячную передачу с ручным или электрическим приводом от вспомогательного двигателя.

Для плавного изменения напряжения используют асинхронную машину, работающую в трансформаторном режиме (индукционный регулятор). К сети подключают обмотку заторможенного фазного ротора. Последовательно с каждой ее фазой по автотрансформаторной схеме (рис. 9.10) соединяют фазы обмотки статора, играющие роль вторичной обмотки автотрансформатора. При повороте ротора относительно статора из-за изменения взаимного положения их обмоток напряжение регулятора меняется:

U= U1 ±Е2,

где Ui и Е2напряжение и ЭДС соответственно обмоток ротора и статора (см. рис. 9.10).

Поворот и фиксирование положения ротора относительно статора осуществляется так же, как и в фазорегуляторе, т. е. с помощью червячной передачи с ручным или электрическим приводом от вспомогательного электродвигателя. Индукционные регуляторы применяются в промышленных установках для плавного регулирования напряжения.

Рис. 9.9. Схема включения обмоток и векторная диаграмма напряжений фазовращателя

Рис. 9.10. Схема соединения обмоток и векторная диаграмма напряжений трехфазного

индукционного регулятора

9.2. Асинхронные двигатели серии 4А

9.2.1. Структура и характеристика серии

Серия 4А является массовой серией АД, рассчитанных на применение в различных областях промышленности [2]. Она охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 высотах оси вращения — от 50 до 355 мм. Принятый ряд мощностей двигателей соответствует ГОСТ 13267-73. Габаритные, установочные и присоединительные размеры АД регламентированы ГОСТ 18709-73.

Серия включает основное исполнение АД, ряд модификаций и специализированные исполнения. Двигатели основного исполнения соответствуют общим требованиям и предназначены для нормальных условий работы (двигатели общего назначения). Они выпускаются во всем диапазоне мощностей и высот оси вращения, охватываемых серией. Это трехфазные АД с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту питания 50 Гц, имеющие степень защиты IP44 или IP23.

Модификации и специализированные исполнения АД серии 4А построены на базе их основного исполнения, т. е. имеют те же принципиальные конструктивные решения основных элементов и высоты оси вращения. Они выпускаются отдельными отрезками серий на определенные высоты оси вращения и номинальные мощности и предназначены для применения в механизмах, предъявляющих специфические требования к электроприводу, или в условиях эксплуатации, отличных от нормальных, регламентируемых ГОСТ 183-74.

К электрическим модификациям АД серии 4А в Справочнике отнесены АД с повышенным пусковым моментом, с повышенным номинальным скольжением, многоскоростные, двигатели с частотой питания 60 Гц.

К конструктивным модификациям АД серии 4А отнесены АД с фазным ротором, малошумные, со встроенными электромагнитными тормозами, встраиваемые, со встроенной температурной защитой, для моноблочных насосов.

Модификации исполнений по условиям окружающей среды включают АД тропического исполнения, химостойкие, сельскохозяйственного, влагоморозостойкого, пыле-защищенного и рудничного исполнений.

К специализированным исполнениям АД

серии 4А отнесены высокоточные двигатели, двигатели привода лифтов, частотно-управляемые и двигатели для привода деревообрабатывающих станков.

В серии 4А принята следующая система обозначений:

где 1 — название серии (4А);

2              - исполнение АД по способу защиты:

буква Н — исполнение IP23, отсутствие буквы означает исполнение IP44;

3              — исполнение АД по материалу ста-

нины и щитов: А — станина и щиты алюминиевые; X — станина алюминиевая, щиты чугунные (или обратное сочетание материалов); отсутствие буквы - станина и щиты чугунные или стальные;

4             - высота оси вращения, мм (две или

три цифры);

5              — установочный размер по длине ста-

нины: буквы S, М или L (меньший, средний или больший);

6             — длина сердечника: А — меньшая, В —

большая при условии сохранения установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, М или L) выполняется только одна длина сердечника;

7              - число полюсов АД (одна или две

цифры);

8              — климатическое исполнение и катего-

рия размещения по ГОСТ 15150-69.

Различные модификации и специализированные исполнения АД серии 4А обозначают дополнительными буквами, место которых в обозначении установлено для каждой из модификаций особо (см. пп. 9.2.5-9.2.25).

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..