Регулирование скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора.
Принцип получения разного числа пар полюсов
Фазные обмотки статора, уложенные в пазы сердечника статора, представляют собой мощные электромагниты. Уменьшая число пар полюсов обмотки статора, можно увеличивать скорость двигателя, и наоборот, в соответствии с выражением
n = 60f ( 1 – s ) / р.
Для получения несколько скоростей электродвигателя применяют два способа:
1. размещают на статоре отдельные обмотки в количестве, равном числу скоростей.
Эти обмотки имеют разное число пар полюсов и при работе двигателя включаются пооче-
редно. Например, на судах применяются двигатели серии МАП на две или три скорости ( М – морской, А – асинхронный, П – полюсопереключаемый );
2. размещают на статоре обмотку, схему которой можно изменять по одному из
двух вариантов:
а ) переключение обмотки со «звезды» на «двойную звезду»;
б ) переключение обмотки со «треугольника» на «двойную звезду».
Этот второй способ получения нескольких скоростей широко применяется на судах иностранной постройки ( особенности на судах, построенных в ФРГ ).
У таких двигателей, допускающих изменение схемы обмотки, каждая фазная обмот
ка состоит из двух одинаковых частей ( секционных групп ) с выводами Н1-К1, Н2-К2 ( Н – начало, К – конец ).
Объясним принцип изменения числа пар полюсов на примере только одной фазной обмотки ( рис. 9.18 ).
Рис. 9.18. Схема переключения секционных групп обмотки статора с последо-
вательного ( а ) на параллельное ( б ) соединение; Н и К – начала и концы секционных групп
Пусть секционные группы соединены последовательно при помощи перемычки
К1 – Н2, а на выводы Н1 и К2 подается питание ( рис. 9.18, а ). Задавшись произвольно вы
бранным направлением тока в сторонах секций ( обозначено стрелками ) , перенесем эти направления в поперечные сечения проводников секций в верхней части в виде крестиков и точек.
По правилу буравчика найдем направление магнитных силовых линий вокруг каж-
дого проводника с током. Рядом расположенные силовые линии позволят определить положение электромагнитных полюсов обмотки статора. На рис. 9.18, а таких полюсов –
четыре ( 2р = 4 ), поэтому синхронная частота вращения ротора составит
n
= 60f / р = 60*50 / 2 = 1500 об / мин.
При переходе от последовательного соединения к параллельному надо соединить
перемычками выводы Н1 и К2 ( а не Н1 и Н2 ) и К1 и Н2 ( а не К1 и К2 ) ( рис. 9.18, б ).
Повторяя сделанные выше рассуждения, можно найти, что при переходе от после-
довательного к параллельному соединению секционных групп число полюсов уменьши-
лось в 2 раза ( 2р = 2 ), поэтому синхронная частота вращения ротора составит
n = 60f / р = 60*50 / 1 = 3000 об / мин.
.
Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»
При переключении обмотки статора первым способом двигатель при пуске включа
ют в сеть по схеме «звезда» ( рис.9.19, а ), этом питание сети подается на выводы С1, С2 и С3. Секционные группы Н1-К1 и Н2-К2 в каждой из трех фазных обмоток соединены последовательно.
Рис. 9.19. Схемы включения и механические характеристики асинхронного двигателя при переключении обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»
( а ) и с «треугольника» на «двойную звезду» ( б )
Для перехода на «двойную звезду» поступают так:
а ) снимают питание с выводов С1, С2 и С3;
б ) при помощи контактов первого трехполюсного контактора соединяют вместе вы
воды Н1 и К2;
в ) при помощи контактов второго трехполюсного контактора подают питание на средние выводы С4, С5 и С6 фазных обмоток
В результате этих переключений секционные группы в каждой фазной обмотке сое
диняются параллельно, в целом образуя две «звезды», включены параллельно.
Переходный процесс протекает по траектории «0АВСD». При пуске двигатель включают «звездой», при этом он переходи из точки «0» в точку «А», развивая пусковой момент, выражаемый отрезком «0А».
Поскольку в точке «А» пусковой момент
больше номинального М
,
двигатель раз
гоняется по участку «АВ». В точке «В» наступает установившийся режим на «звезде».
При переключении обмотки на «двойную звезду» двигатель при постоянстве скоро
сти переходит из точки «В» в точку «С», после чего разгоняется до точки «D», в которой наступает установившийся режим на «двойной звезде».
При всех переключениях двигатель необходимо использовать полностью, т.е. зависящий от нагрузки ток статора I должен быть равен номинальному I , на который рассчитана обмотка статора.
При переходе со «звезды» на «двойную звезду мощность и скорость увеличивают
ся в 2 раза, но момент двигателя не изменяется ( отсюда название способа - «регулирова-
ние скорости при постоянном моменте» ).
Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду»
При переключении обмотки статора вторым способом двигатель при пуске включа
ют в сеть по схеме «треугольник» ( рис.9.19, б ), этом питание сети подается на выводы С1, С2 и С3. Секционные группы Н1-К1 и Н2-К2 в каждой из трех фазных обмоток соеди-
нены последовательно.
Для перехода на «двойную звезду» точно так же, как в предыдущем случае, а имен-
но:
а ) снимают питание с выводов С1, С2 и С3;
б ) при помощи контактов первого трехполюсного контактора соединяют вместе вы
воды Н1 и К2;
в ) при помощи контактов второго трехполюсного контактора подают питание на средние выводы С4, С5 и С6 фазных обмоток
В результате этих переключений секционные группы в каждой фазной обмотке сое
диняются параллельно, в целом образуя две «звезды», включены параллельно.
При переходе с «треугольника» на «двойную звезду:
мощность увеличивается на 16%, т.е. почти не изменяется ( отсюда название
способа - «регулирование скорости при постоянной мощности» );
. 2. скорость увеличивается в 2 раза;
3. момент двигателя уменьшается почти
в 2 раза ( М
=
0,58 М
).
На судах регулирование скорости переключением обмотки статора со «звезды» на
«двойную звезду» применяют в грузоподъемных механизмах, т.к. при этом способе крити
ческий момент двигателя не изменяется и потому отсутствует опасность опрокидывания двигателя. В то же время такая опасность существует при переключением обмотки стато-
ра с «треугольника» на «двойную звезду», потому что момент двигателя уменьшается по-
чти в 2 раза ( М = 0,58 М ).
. На судах переключение обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду» применяют ограниченно, в электроприводах якорно-швартовных устройств для получения последней, самой высокой скорости, которая используется для перемещения свободного
( ненагруженного ) швартовного каната.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГА-
ТЕЛЕЙ
Основные сведения
Электрическое торможение применяют только в электроприводах судовых грузо-
подъемных механизмов, с целью «сброса» скорости перед срабатыванием основного тормо
за. Тем самым облегчается работа основного тормоза, а именно: уменьшаются износ тор-
мозных колодок и их нагрев.
Кроме того , электрическое торможение ограничено применяют в некоторых сиcте-
мах судовой электроавтоматики, например, авторулевых типа АТР, АИСТ и др.
Различают 5 видов электрического торможения асинхронных двигателей:
динамическое;
рекуперативное;
торможение противовключением при активном статическом моменте;
торможение противовключением при реактивном статическом моменте.
однофазное.
Из всех видов торможения на судах чаще всего применяется рекуперативное ( в электроприводах грузоподъемных механизмов ).
Рекуперативное торможение асинхронных двигателей
В судовых условиях рекуперативное торможение наступает в двух случаях:
1. всякий раз при переходе с большей скорости на меньшую;
2. при спуске тяжелого груза.
Рассмотрим оба случая поочередно.