2.12.1. Изменение скольжения

Этот способ используют в приводе тех механизмов, где установлены асинхронные двигатели с фазным ротором. Например, в приводе подъемно-транспортных машин. В цепь фазного ротора вводится регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления ротора не влияет на величину критического момента, но увеличивает критическое скольжение (рис. 2.21).

На рис. 2.21 приведены механические характеристики асинхронного двигателя при разных сопротивлениях регулировочного реостата Rр3>Rр2>0,Rр1=0.

при этом способе можно получить большой диапазон регулирования частоты вращения в сторону понижения. Основные недостатки этого способа:

1. Из-за больших потерь на регулировочном реостате снижается коэффициент полезного действия, т.е. способ неэкономичный.

2. Механическая характеристика асинхронного двигателя с увеличением активного сопротивления ротора становится мягче, т.е. снижается устойчивость работы двигателя.

3. Невозможно плавно регулировать частоту вращения.

Из-за перечисленных недостатков этот способ применяют для кратковременного снижения частоты вращения.

2.12.2. Изменение числа пар полюсов

Эти двигатели (многоскоростные) имеют более сложную обмотку статора, позволяющую изменять ее число пар полюсов, и короткозамкнутый ротор. При работе асинхронного двигателя необходимо, чтобы обмотки ротора и статора имели одинаковое число пар полюсов. Только короткозамкнутый ротор способен автоматически приобретать то же число пар полюсов, что и поле статора. Многоскоростные двигатели нашли широкое применение в приводе металлорежущих станков. Нашли применение двух, трех и четырех скоростные двигатели.

2.12.3. Изменение частоты источника питания

В качестве таких источников питания в настоящее время начали находить применение преобразователи частоты (ПЧ), выполняемые на мощных полупроводниковых приборах – тиристорах. Из уравнения трансформаторной ЭДС E=4,44w₁k₁fΦ следует, что для сохранения неизменным магнитного потока, т.е. для сохранения перегрузочной способности двигателя, необходимо вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения. При выполнении соотношения U1/f1=U'1/f'1, критический момент не изменяется и получается семейство механически характеристик, представленное на рис. 2.24.

Рис. 2.24. Механические характеристики при частотном регулировании

Достоинства этого способа: плавное регулирование, возможность повышать и понижать частоту вращения, сохранение жесткости механических характеристик, экономичность. Основной недостаток – требуется преобразователь частоты, т.е. дополнительные капитальные вложения.

5) Устройство синхронной машины

Синхронная машина – это электрическая машина переменного тока частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. СМ получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью (компрессоров, насосов, приводов задвижек и тд) В последнее время вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы.

Устройство синхронной машины

Статоры синхронной и асинхронной машин одинаковы.

Статор синхронного двигателя состоит из чугунной станины – корпус внутри которого находится сердечник статора, который собран из отдельных листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга с помощью бумаги или лака. В пазы сердечника статора укладывают статорную обмотку из медного изолированного провода.

Роторы синхронных машин бывают двух типов: явнополюсные и неявнополюсные.

Неявнополюсные роторы получили название в народе – болванка.

Явнополюсными выполнят роторы синхронных генераторов с небольшим числом оборотов 120-1500об\мин, обычно соединяемых с тихоходными гидротурбинами для генераторов небольшой и средней мощности.

Неявнополюсные роторы – применяют в генераторах с большим числом оборотов(3000об\мин) и большой мощности, применятся для вращения паровых турбин. Эти генераторы часто называются турбо-генераторами.

Сердечники полюсов большей частью изготавливают из литой стали, а башмаки – иногда из отдельных листов электротехнической стали.

Обмотку полюсов изготавливают из медных изолированных проводов.

Для получения синусоидально изменяющейся ЭДС необходимо иметь синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре, это достигается неравномерностью воздушного зазора между наконечником полюса и сталью статора – по краям полюсов воздушный зазор больше чем от середины полюса.

На вал двигателя надевают два кольца, изолированные от него, к которым присоединяются выводы обмотки возбуждения ротора, их называют контактными кольцами. На контактные кольца устанавливают щетки, а к щеткам подводят постоянный ток от возбудителя. Чаще всего в качестве возбудителя применяют машину постоянного тока, которую называют машиной-возбудителем.

В последнее время в качестве возбудителя используют твердые и механические выпрямители. У большинства количества синхронных машин возбудитель находится на одном валу с генератором, но также он может располагаться сверху статора синхронной машины.