6.14. Регулирование скорости вращения ротора.

Скорость вращения ротора

Регулирование скорости осуществляется либо изменением скольжения, либо изменением частоты питающей сети или числа пар полюсов. Изменение скольжения достигается включением в цепь ротора регулировочного сопротивления. Этот способ не экономичен, так как связан с дополнительными потерями энергии, тем не менее, он широко используется для двигателей с фазным ротором.

Регулирование скорости получается плавным, в исполнении достаточно просто, а значит и надежно. Частотный способ регулирования скорости, наиболее перспективен, но пока нет простого по конструкции и надежного генератора тока переменной частоты. Сейчас частотное регулирование осуществляется с помощью частотных преобразователей, что увеличивает стоимость установки.

Изменение числа пар полюсов можно регулировать скорость ступенчатого при

P=1 n<3000 об/мин

P=2 n<1500 об/мин

P=3 n<1000 об/мин.

Далеко не всегда это целесообразно. Регулирование скорости в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором является трудной задачей. Это их основной недостаток.

6.15. Работа асинхронной машины в режиме генератора и электромагнитного тормоза.

Известно, что при работе асинхронной машины в режиме двигателя скольжения, изменяется от нуля до единицы 0<s<1.Причем s=1 соответствует режиму пуска (ротор неподвижен n=0), а s = 0 - режиму синхронного вращения ротораи магнитного поля статора n = n₀, что возможно только том случае, если ротор приводится во вращение первичным двигателем (режим холостого хода). Если же первичный двигатель раскручивает ротор в сторону вращения магнитного поля n>n₀, то изменится направление относительного движения проводников ротора относительно поля статора, на 180° изменится фаза токов ротора, энергия будет передаваться от ротора к статору, т.к. электромагнитные силы, действующие на ротор, будут создавать момент противодействующий вращению. Это режим генератора, скольжение здесь отрицательное s<0;n>n₀.

Рис.6.22.

Если с помощью первичного двигателя заставить вращаться ротор в сторону, противоположную вращению магнитного поля, то асинхронная машина будет работать в режиме электромагнитного тормоза. Электромагнитный момент оказывает при этом тормозящее действие на ротор. Относительная скорость проводников ротора больше скорости магнитного поля s>1, n<0.

7. Синхронные машины.

7.1 Назначение синхронных машин.

Синхронные машины имеют постоянную частоту вращения, пропорциональную частоте сети переменного тока, в которую включена данная машина. Используются синхронные машины как генераторы переменного тока на электростанциях, как двигатель, если нужен двигатель, работающий на переменной частоте, как синхронные компенсаторы -машины, предназначенные для улучшения (компенсации) коэффициента мощности электрических установок. Все типы синхронных машин имеют практически одинаковое строение, и лишь незначительные отличия друг от друга.

7.2 Устройство синхронных машин.

Современные синхронные машины выполняются в основном с подвижной магнитной системой и неподвижной рабочей обмоткой. Такая конструкция целесообразна, так как проста в исполнении. Кроме того, напряжение и ток с рабочей обмотки статора получают без посредства контактных колец. Статор состоит из стального кольца, набранного из листовой электротехнической стали, на внутренней поверхности которого расположены пазы с уложенной в них трехфазной обмоткой. В целях уменьшения потерь листы электротехнической стали изолируют друг от друга лаком и бумагой. Сердечник статора закрепляют в корпусе. Конструкция ротора может быть явно полюсной и неявнополюсной.

Рис. 7.1

Явно полюсный ротор применяется в технических машинах, например, в гидрогенераторах равнинных гидроэлектростанций n=80-250 об/мин и синхронный двигатель n=50-750 об/мин. Число пар полюсов у таких машин достигает нескольких десятков. Выполняется явно полюсной ротор из отдельных частей крестовины, полюсов, которые крепятся на крестовине и обмоток возбуждения, закреплены на полюсах. Неявнополюсной ротор представляет собой массивный стальной цилиндр, на поверхности которого, вдоль образующих выфрейзерованы пазы прямоугольной формы, остальная поверхность цилиндра образует вершины широких зубцов по числу полюсов (на рнс.7.1.(а) полюсов два). В пазы ротора вставляется обмотка возбуждения. Возбуждающий зазор между неявнополюсным ротором, статором равномерный во всей окружности. Неявнополюсный ротор имеет большую прочность и применяется в быстроходных синхронных двигателях, скорость вращения ротора n=3000 об/мин, число пар полюсов таких двигателей невелико, n =1-2.