Характеристика и регулирование частоты вращения двигателя
Пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
Пуск двигателей постоянного тока осуществляется с помощью специального пускового сопротивления, включенного в цепь якоря. Сопротивление пускового реостата подбирается так, чтобы пусковой ток был не более 200— 250% номинального и чтобы за период пуска двигателя реостат не перегревался. В процессе пуска величина сопротивления реостата постепенно уменьшается до 0. При данном способе пуска часть энергии расходуется па нагрев реостата.
Применяется и другой, более совершенный и экономичный способ — плавное повышение напряжения па зажимах двигателя. Этот способ возможен при наличии управляемого преобразователя.
Оба эти способа могут применяться и для регулирования частоты вращения двигателей.
Широкое распространение в электроприводе рудничных машин получил способ регулирования частоты вращения двигателя независимого возбуждения путем изменения величины напряжения, подводимого к зажимам якоря. Питание якоря осуществляется от индивидуального, регулируемого источника постоянного тока: машинного генератора (система генератор — двигатель, Г—Д), тиристного преобразователя (система управляемый кремниевый выпрямитель — двигатель, КУВ — Д) и др.
Схема простейшей системы Г — Д и ее характеристики приведены на рис. 8.2.
Приводной двигатель ПД (синхронный или асинхронный) вращает с постоянной частотой якори генератора Г и возбудителя 5. От возбудителя В питаются обмотки возбуждения двигателя ОВД и генератора ОВГ. Генератор подает напряжение непосредственно на якорь двигателя Д, который приводит в движение машину РМ.
Регулирование частоты вращения двигателя Д производится за счет изменения величины напряжения на зажимах якоря. Изменение величины напряжения достигается изменением величины магнитного потока генератора Г с помощью реостата R1. С помощью переключателя П возможно изменение направления магнитного потока возбуждения генератора Г, а значит полярности подаваемого на двигатель напряжения. Так достигается реверсирование двигателя Д.
Известно, что при изменении величины напряжения 2 можно получить любое количество искусственных характеристик двигателя Д, т. е. регулировать частоту вращения его в широких пределах.
Изменяя величину сопротивления R2 в обмотке возбуждения двигателя, получаем изменение величины магнитного потока Ф двигателя. В этом случае характеристики располагаются выше естественной характерна тики двигателя, т. е. частота вращения двигателя регулируется и в сторону увеличения ее но сравнению с номинальной.
Система Г — Д и ее варианты применяются для привода подъемных машин, экскаваторов, прокатных станов и др. Не недостатки: высокая первоначальная стоимость, относительно низкий к. п. д. и громоздкость.
Для привода горных машин получила применение система КУВ — Д. В этой системе источником питания двигателя служит кремниевый управляемый вентиль — тиристор. Изменение напряжения на зажимах якоря осуществляется путем изменения времени открывания тиристора.
На схеме (рис. 8.3, а) изображены двигатель постоянного тока Д с обмоткой независимого возбуждения ОВД, трансформатор Тр, группа тиристоров Т, блок управления ими БУ. График изменения средней величины напряжения ил на зажимах двигателя приведен на рис. 8.3, б.
Регулирование напряжения на зажимах якоря осуществляется путем изменения продолжительности пребывания тиристоров Т в закрытом состоянии t. Сигнал на открытие тиристора в проводящем направлении подается регулируемым блоком управления БУ.
При включении трансформатора Тр напряжение подается на аноды тиристоров. Когда на анод поступает отрицательная полуволна напряжения, тиристор закрыт. Во время подачи положительное полуволны тиристор будет закрыт еще некоторое время, пока с блока БУ не поступит сигнала на открывание его.
С момента подачи сигнала тиристор будет пропускать ток в течение времени 2, а затем снова закроется. Так будет происходить каждую положительную полуволну.
Изменение продолжительности нахождения тиристоров в открытом состоянии вызывает изменение среднего значения выпрямленного напряжения 1 л, подаваемого на зажимы якоря, благодаря чему возможно плавное регулирование частоты вращения электродвигателя.
Так как тиристоры имеют малые габариты и массу при большой мощности, высокий к. п. д., большой срок службы, в них отсутствуют движущиеся и нормально искрящие части, они получают все большее применение в электроприводе рудничных машин. Так, например, система КУВ — Д уже нашла применение в приводе горных комбайнов.
Регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей
Регулятор частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного асинхронного двигателя. Описываемое ниже устройство позволяет питать трехфазный двигатель от однофазной сети практически без потери мощности, регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке, и главное — увеличивать максимальную частоту вращения больше номинальной. Предлагаемое устройство эксплуатируется с 3х фазным двигателем мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин. Как известно, существует несколько способов регулирования частоты вращения асинхронного двигателя — изменением питающего напряжения, нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора с регулируемым сопротивлением. Однако наиболее эффективным является частотное регулирование, поскольку оно позволяет сохранить энергетические характеристики и применить наиболее дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора — «беличьей клеткой».
На элементах DD1.1—DD1.3 собран задающий генератор с изменяемой в пределах 30. 800 Гц частотой. Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2, элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1—DD3.4 входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности (ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На рис. приведены эпюры напряжения в характерных точках.
На транзисторах 1VT1—1VT6, 2VT1— 2VT6, 3VT1—3VT6 собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя. Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2 появляется высокий уровень, открывается составной транзистор 1VT4, 1VT5, а выходной транзистор 1VT6 закрывается. Кроме того, высокий уровень поступает на вход транзисторной оптопары 1U1, в результате чего на ее выходе устанавливается низкий уровень, который закрывает составной транзистор 1VT1, 1VT2. Выходной транзистор 1VT3 открыт. Для развязки по напряжению транзисторы 1VT1, 1VT2 и 1VT4, 1VT5 питают от разных источников напряжением +10 В, а транзисторы 1VT3, 1VT6 — от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3, 1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания выходных транзисторов.
Одно из главных условий нормальной работы транзисторов 1VT3 и 1VT6 — они не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход составного транзистора 1VT1, 1VT2 управляющее напряжение поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VT4, 1VT5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1R3, эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VT6 — в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно 100 мкс, поэтому транзистор 1VT3 закрывается раныие, чем транзистор 1VT6 открывается.
Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки — обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов 1VT3, 1VT6). Например, после закрывания транзисторов 1VT3 и 2VT6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении — от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5, источник питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля.
Последовательность переключения выходных транзисторов на примере фаз А и В
Когда транзисторы 1VT3 и 2VT6 открыты, ток протекает по цепи: источник +300 В, участок коллектор—эмиттер транзистора 1VT3, обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор—эмиттер транзистора 2VT6. Когда эти транзисторы закрываются, a 1VT6 и 2VT3 открываются, ток протекает в противоположном направлении. Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис. 2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному открыванию транзисторов ток последовательно проходит по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения выходных ступеней — трехфазная мостовая [1—3]. Ее достоинство заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи гармонические составляющие.
Блок питания регулятора вырабатывает напряжения +5, +10 и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, используется для питания микросхем DD1—DD3. Верхний по схеме составной транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя (WD1, 2VD1, 3VD1). Нижний составной транзистор всех усилителей — от обмотки II и диодного моста VD2. Для питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LC-фильтр C2L1C3. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя из мощности ТАД. Она должна быть не менее 20 мкФ при индуктивности дросселя 0,1 Гн.
В регуляторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 — любой, например, керамический К10-17-26, С2—С5, 1С1, 2С1, ЗС1 — любые оксидные. Дроссель L1 — самодельный. Его наматывают на Ш-образном магнито-проводе площадью поперечного сечения 4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35. Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1, 2U1, 3U1 можно использовать и другие, у которых время задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции не менее 400 В.
Основное требование к транзисторам — высокий и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока (не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VT2, 1VT5, 2VT2, 2VT5, 3VT2. 3VT5) — на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить любые мощные с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее 50. Их следует установить на теплоот-воды площадью не менее 10 см2 каждый.
Однако при использовании электродвигателей мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей площадью. Если мощность ТАД превышает 300 Вт, вместо выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400 В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, КД226В или КД226Г. Трансформатор — любой мощностью не менее 15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по 8. 9 В каждая.
При налаживании устройства сначала отключают напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения частоты на коллекторе транзистора 1VT2 (1VT5) в пределах 5. 130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение +100. 150 В , замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VT2, коллектор и эмиттер транзистора 1VT5 (чтобы закрыть транзисторы 1VT3 и 1VT6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора 1VT3, который должен быть не более нескольких миллиампер — ток утечки выходных транзисторов.
Регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя
Режим работы двигателя внутреннего сгорания определяется его нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала. Обе характеристики режима для каждого двигателя могут изменяться в определенном интервале значений.
Для любой из частот вращения двигателя существует максимальная нагрузка, которая может быть преодолена. Величина ее зависит от состояния воздуха на входе в двигатель, коэффициента наполнения, применяемого топлива, качества рабочего процесса и механичес-
ких потерь в двигателе. Нижний предел нагрузки равен нулю. Подача топлива при этом определяется механическими потерями.
В дизеле органом регулирования подачи топлива является рейка топливного насоса (насос с отсечкой) или дросселирующее устройство, изменяющее проходное сечение на входе в насосную секцию (насос с дросселированием на впуске). В карбюраторном двигателе органом регулирования является дроссельная заслонка, с помощью которой меняется количество поступающей в цилиндр топливовоздушной смеси.
Частота вращения также может изменяться в определенных для каждого двигателя пределах. Верхний предел частоты вращения
ограничивается обычно инерционными нагрузками и износом узлов двигателя, механическим КПД, коэффициентом наполнения, а также качеством рабочего процесса и тепловой напряженностью деталей двигателя. Нижний предел частоты вращения зависит от махового момента двигателя, фактора устойчивости и стабильности рабочих циклов, т. е., в конечном итоге, от качества рабочего процесса при малой частоте вращения. Для обеспечения наиболее экономичной работы двигателя следует стремиться к уменьшению допускаемой в эксплуатации минимальной частоты вращения.
На рис. 193 приведены зависимости крутящего момента карбюраторного двигателя и дизеля с топливным насосом золотникового типа от частоты вращения при различных положениях органа регулирования. В заштрихованных областях могут располагаться эксплуатационные режимы работы двигателей.
Рассмотрим устойчивость установившегося режима работы двигателя. Установившимся называется режим, при котором частота вращения, нагрузка и тепловое состояние двигателя в течение рассматриваемого отрезка времени постоянны. Такой режим возможен только в том случае, когда мощности двигателя и потребителя равны между собой. Устойчивостью называется способность двига
. За счет превышения момента, развиваемого двигателем, момента сопротивления восстанавливается первоначальный режим. Напротив, если по какой-либо причине частота вращения коленчатого вала двигателя
>, и частота вращения двигателя
, и он остановится. Устойчивость нельзя в полной мере считать только свойством двигателя, так как она зависит от характеристик потребителя.
Количественной характеристикой устойчивости является разность
, известная под названием фактора устойчивости.
В гл. IX показано, что крутящий момент карбюраторного двигателя с увеличением частоты вращения уменьшается обычно быстрее, чем у дизеля с топливным насосом с отсечкой при всех положениях органа регулирования, причем особенно большая разница наблюдается при частичных нагрузках. Предельная частота вращения при отсутствии нагрузки и малом открытии дроссельной заслонки оказывается меньше номинальной (рис. 193, а). Следовательно, при неподном открытии дроссельной заслонки внезапное резкое снижение нагрузки двигателя не связано с какими-либо опасными последствиями. При полном открытии дроссельной заслонки разносная частота вращения коленчатого вала превышает номинальную. Опыт показывает, однако, что кратковременная работа карбюраторного двигателя с частотой вращения на 3050% больше номинальной допустима. Вследствие этого транспортные карбюраторные двигатели часто не имеют регуляторов максимальной частоты вращения. Только в том случае, когда по условиям работы частоту вращения необходимо поддерживать в узких пределах, на карбюраторный двигатель устанавливают регулятор (например, при использовании карбюраторного двигателя для привода электрогенератора, на тракторах и автомобилях большой грузоподъемности для облегчения управления агрегатами при частых и резких изменениях нагрузки). На двигателях грузовых автомобилей применяют ограничители максимальной частоты вращения.
На дизеле установка регулятора максимальной частоты вращения необходима, так как при всех положениях органа регулирования разностная частота значительно больше допустимой, что следует из скоростных характеристик (см. рис. 193, б). Увеличение скоростного режима выше номинального ограничивается не только прочностью узлов и деталей дизеля, но и резким ухудшением качества рабочего процесса, особенно при полной подаче топлива. Регулятор максимальной частоты вращения должен при увеличении частоты вращения дизеля перемещать орган регулирования в сторону, соответствующую уменьшению подачи топлива, ограничивая максимальную частоту вращения на холостом ходу.
Большое значение для транспортного двигателя имеет устойчивость работы при холостом ходе и малой частоте вращения вала. Этот режим встречается при прогреве двигателя, кратковременных стоянках, переключениях передачи и т. п.
. В случае карбюраторного двигателя в соответствии с изложенным выше, режим работы устойчив (рис. 195, а). В случае дизеля с насосом с отсечкой режим работы оказывается неустойчивым (рис. 195, б) или мало устойчивым. В результате этого становится необходимым применение на дизеле регулятора минимальной частоты вращения. Регулятор при уменьшении частоты вращения вала двигателя перемещает орган регулирования так, что цикловая подача возрастает. Соответственно будет увеличиваться среднее индикаторное давление (кривая 1), что обеспечит устойчивую работу двигателя. На транспортные дизели необходимо, следовательно, устанавливать регулятор, воздействующий на работу двигателя при максимальной и минимальной частоте вращения. Такой регулятор называется двухрежимным. Регулятор, воздействующий на орган регулирования при всех частотах вращения двигателя, называется всережимным.
Системой автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания называется совокупность взаимодействующих элементов, участвующих в поддержании в заданных пределах частоты вращения. В систему входят двигатель, потребитель и собственно регулятор автоматическое устройство, воспринимающее отклонение регулируемого параметра (частоты вращения) от заданной величины и вырабатывающее воздействие, исключающее или уменьшающее это отклонение. Регулятор состоит из чувствительного элемента, который воспринимает изменение частоты вращения и реагирует на него, как правило, перемещением соответствующей муфты, связанной с органом регулирования двигателем.
На автотракторных двигателях наибольшее распространение имеют двухрежимные и всережимные регуляторы прямого действия с механической связью между чувствительным элементом и органом регулирования. На рис. 196, а показана схема всережимного регулятора. При увеличении частоты вращения двигателя возрастают центробежные силы грузов 6. Вследствие этого грузы расходятся и перемещают муфту 9, нагруженную усилием пружины 5. Перемещение муфты через систему рычагов передается рейке 7 топливного насоса, которая движется в направлении, соответствующем уменьшению подачи топлива. При достижении нового равновесного положения системы заканчивается переходный процесс.
Управление работой двигателя (изменение диапазона рабочих частот вращения) осуществляется изменением затяжки пружины 5 путем перестановки рычага 3. В случае увеличения затяжки пружины равновесное положение муфты наступает при большей частоте вращения. При каждом положении рычага 3 рейка топливного насоса в зависимости от нагрузки устанавливается в одно из промежуточных положений. Максимальный и минимальный скоростные режимы двигателя определяются наибольшим и наименьшим натяжениями пружины и регулируются с помощью упоров 4 и 1 рычагов 2 и 3. Для остановки двигателя служит рычаг 8, переставляемый водителем.
На рис. 197, а изображены кривые крутящего момента дизеля при работе со всережимным регулятором. Каждая регуляторная ветвь характеристики (кривые 27) соответствует определенной затяжке пружины 5 (см. рис. 196, а). Регулятор в соответствии с нагрузкой двигателя автоматически изменяет крутящий момент от максималь
ного (кривая 1, рис. 197, а) до нулевого значения, при этом частота вращения коленчатого вала несколько возрастает.
Особенностью двухрежимного регулятора (см. рис. 196, б) является то, что при работе двигателя в зоне минимальных частот вращения коленчатого вала усилие грузов 6 уравновешивается только усилием внешней пружины 10. В определенном интервале скоростных режимов грузы остаются неподвижными, так как их центробежпая сила оказывается меньше суммы сил внешней пружины и предварительного натяга внутренней пружины 11 регулятора. В этом интервале частот вращения коленчатого вала регулятор не воздействует на работу двигателя, и подачей топлива управляет водитель с помощью педали, системы тяг, рычага 12 и органа регулирования 13. При определенной достаточно большой частоте вращения грузы начинают перемещаться, сжимая обе пружины, и регулятор вновь включается в работу, уменьшая крутящий момент при увеличении частоты вращения.
На рис. 197, б изображены кривые крутящего момента двигателя при работе с двухрежимным регулятором. Кривая 8 соответствует внешней скоростной характеристике дизеля, кривые 911 его частичным скоростным характеристикам. В зоне А с уменьшением частоты вращения крутящий момент резко возрастает, что вызывается перемещением рейки 13 (см. рис. 196, б) топливного насоса в сторону, соответствующую увеличению подачи под действием слабой пружины 10 регулятора по мере уменьшения центробежной силы грузов 6. Такое изменение крутящего момента в зоне малых частот вращения обусловливает устойчивую работу дизеля на холостом ходу. В зоне Б (рис. 197, б) по мере увеличения частоты вращения регулятор уменьшает подачу топлива, в результате чего крутящий момент двигателя
реэко снижается и частота вращения не может превысить допустимого значения. В диапазоне скоростных режимов между зонами А и Б регулятор не влияет на характер кривых крутящего момента.
Протекание регуляторной характеристики зависит от ряда характеристик, из которых основными являются:
1) статическая регулятора частоты вращения;
2) механической передачи от муфты чувствительного элемента регулятора к рейке топливного насоса;
3) топливоподающей аппаратуры двигателя (см. § 4 данной главы);
4) статическая двигателя.
Под статической характеристикой регулятора понимается зависимость угловой скорости грузов регулятора от хода муфты. Метод определения статической характеристики приводится в специальной литературе по регулированию.
Характеристику механической передачи строят в виде зависимости передаточного отношения от хода муфты. Часто передаточное отношение можно принять постоянным.
Под статической характеристикой двигателя понимают зависимость его крутящего момента от количества подаваемого топлива или смеси. Ее определяют опытным путем или используют характеристики для двигателей такого же типа.
Для условий эксплуатации большое значение имеют степень неравномерности и степень нечувствительности системы регулирования.
характеризует относительный диапазон изменения угловой скорости коленчатого вала при работе двигателя по регуляторной ветви скоростной характеристики:
средняя угловая скорость.
С уменьшением частоты вращения степень неравномерности регулятора возрастает, так как примерно одинаковому перемещению муфты, а следовательно, при постоянной жесткости пружин и одинаковому изменению усилия пружин регулятора, при меньшей частоте вращения соответствует больший диапазон изменения угловой скорости грузов.
Степень нечувствительности ер системы регулирования оценивается обычно относительным значением ширины зоны нечувствительности регуляторной ветви скоростной характеристики:
интервал угловых
12;
усилие пружины регулятора (восстанавливающая сила регулятора).
На рис. 198 показана зависимость силы сопротивления движению рейки от частоты вращения кулачкового вала при различном числе секций золотникового насоса. Видно, что по мере снижения частоты вращения сила сопротивления растет; при этом одновременно уменьшается восстанавливающая сила регулятора Е. В итоге при снижении угловой скорости степень нечувствительности значительно возрастает. Это создает определенные трудности при работе систем регулирования.
Уменьшение степени неравномерности при малых частотах вращения достигается использованием грузов регулятора с пологой характеристикой, нескольких пружин или пружины переменной жесткости, выбором соответствующего характера изменения плеча приведения усилия пружины к муфте регулятора и т. п.
Основным средством снижения ер является повышение качества изготовления деталей и увеличение Е.
Точность регулирования можно повысить, используя регуляторы непрямого действия, в которых орган регулирования перемещается сервомотором. Сервомотор, в свою очередь, управляется золотником, на который воздействует чувствительный элемент регулятора. Регуляторы непрямого действия имеют более сложную конструкцию по сравнению с регуляторами прямого действия, поэтому их редко устанавливают на автомобильных дизелях.
Кроме механических чувствительных элементов применяются также пневматические и гидравлические.
Мир науки
Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!
Физика — рефераты, конспекты, шпаргалки, лекции, семинары
Методы регулирования частоты вращения двигателей
Частота вращения асинхронного двигателя определяется скоростью вращения магнитного поля и числом полюсов. Существуют два основных способа регулировать частоту вращения асинхронного двигателя: включение резисторов в цепь фазного ротора, изменение количества полюсов, образующих вращающееся магнитного поля.
Для осуществления первого способа применяются двигатели с фазными роторами. При этом в цепь двигателя вводят трехфазный реостат, который должен быть рассчитанным на длительную нагрузку током ротора. При увеличении активного сопротивления цепи изменяется характеристика М = F (s) — она становится более пологой.
Если, не изменяя момента на валу двигателя, увеличить сопротивление цепи ротора постепенным увеличением сопротивления реостата, рабочая точка сместится с одной кривой M = F (s) на другую, которая соответствует увеличенному сопротивлению цепи ротора, т. е. будет расти скольжение, и поэтому снизится частота вращения двигателя. Таким способом изменяется частота вращения ротора от номинального скольжения до абсолютной остановки. Недостатком способа являются слишком большие потери энергии.
Зная отношение величин можно сделать вывод, что доля механической мощности уменьшается с уменьшением частоты ротора, при этом возрастает величина потерь в сопротивлениях цепи ротора. Мощность, которую забирает двигатель из сети, не изменяется, т. е. для уменьшения скорости вращения двигателя необходимо включить в цепь ротора сопротивление, которое вынуждает превращаться в тепло большую часть энергии. Среди недостатков данного способа является то, что включение сопротивления уменьшает устойчивость работы двигателя, поскольку небольшое изменение нагрузки приводит к значительным изменениям частоты вращения двигателя.
Для плавного регулирования частоты вращения двигателя в цепи изменяют напряжение на зажимах статора. Такой вид регулирования применим к двигателям с короткозамкнутым ротором. Если учесть, что вращающий момент двигателей прямо пропорционален квадрату напряжения, координата механической характеристики уменьшается в отношении.
Скачкообразное изменение скоростей вращения двигателя возможно осуществить усложнением конструкций асинхронных двигателей. Оно связано с переключением числа полюсов двигателей. Подобным образом будут отличаться и частоты вращения ротора двигателя. Обмотку ротора двигателя в этом случае нужно выполнить в форме беличьего колеса, для которого количество фаз изменяется с изменением числа полюсов поля.
При этих условиях количество полюсов обмоток статора ничем не связано и выбирается любым в зависимости от условий работы двигателя. Регулирование при этом осуществляется скачкообразным изменением частоты вращения поля двигателя. Однако частоту вращения ротора нельзя изменить скачкообразно вследствие наличия инерции всей системы электропривода. Только после переключения наступает изменение частоты вращения ротора. Еще одним методом управления частотой вращения асинхронного двигателя является изменение частоты переменного тока, который питает двигатель.
При этом условии активные материалы двигателя полностью используются. Значит, изменение частоты должно сопровождаться поддержанием вращающего момента постоянным, что осуществляется изменением напряжение на зажимах статора.
